红外热像仪观测城市下垫面热环境的特征

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1、红外热像仪观测城市下垫面热环境的特征红外热像仪观测城市下垫面热环境的特征仪器设备：NECTH9260一、背景应用城市热岛效应与热环境城市热岛效应(Urbanheatislandeffect)是指城市中的气温明显高于外围郊区的现象。在近地面温度图上，郊区气温变化很小，而城区则是一个高温区，就象突出海面的岛屿，由于这种岛屿代表高温的城市区域，所以就被形象地称为城市热岛。城市热岛效应使城市年平均气温比郊区高出1°C，甚至更多。夏季，城市局部地区的气温有时甚至比郊区高出6°C以上。此外，城市密集高大的建筑物阻碍气流通行，使城市风速减小。由于城市热岛效应，城

2、市与郊区形成了一个昼夜相反的热力环流。在冬季最为明显，夜间也比白天明显，是城市气候最明显的特征之一。城市热岛效应形成的原因主要是：1.城市内拥有大量锅炉、加热器等耗能装置以及各种机动车辆。这些机器和人类生活活动都消耗大量能量，大部分以热能形式传给城市大气空间。2.城区大量的建筑物和道路构成以砖石、水泥和沥青等材料为主的下垫层：这些材料热容量、导热率比郊区自然界的下垫层要大得多，而对太阳光的反射率低、吸收率大；因此在白天，城市下垫层表面温度远远高于气温；在夜间城市下垫面层主要通过长波辐射,使近地面大气层温度上升。3.由于城区下垫层保水性差，水分蒸发散

3、耗的热量少（地面每蒸发1g水，下垫层失去2.5kJ的潜热），所以城区潜热大，温度也高。4.城区密集的建筑群、纵横的道路桥梁，构成较为粗糙的城市下垫层、因而对凤的阻红外热像仪观测城市下垫面热环境的特征力增大，风速减低，热量不易散失。在风速小于6m/s时，可能产生明显的热岛效应，风速大于11m/s时,下垫层阻力不起什么作用，此时热岛效应不太明显。5.城市大气污染使得城区空气质量下降，烟尘、S02、，N0x，C0，含量增加，这些物质都是红外辐射的良好吸收者，至使城市大气吸收较多的红外辐射而升温。那么，我们应该如何防止“热岛效应呢？1.从绿化城市及周边环境

4、方面：1）选择高效美观的绿化形式：屋顶绿化和墙壁垂直绿化及水景设置，可有效地降低热岛效应。2）加强居住区的绿化管理，以保证绿化用地。3）要统筹规划公路、高空走廊和街道这些温室气体排放较为密集的地区的绿化，营造绿色通风系统，把市外新鲜空气引进市内，以改善小气候。4）应把消除裸地、消灭扬尘作为城市管理的重要内容。5）建设若干条林荫大道，使其构成城区的带状绿色通道，逐步形成以绿色为隔离带的城区组团布局，减弱热岛效应。2.在现有的条件上，应考虑：1）控制使用空调器，提高建筑隔热质量，减少人工热量排放；改善市区道路的保水性性能。2）建筑物淡色化以增加热量的反

5、射。3）提高能源的利用率，改燃煤为燃气。4）用透水性强的新型柏油铺设公路，以储存雨水，降低路面温度。5）形成环市水系，调节市区气候。6）此外，市区人口稠密也是热岛效应形成的重要原因之一。所以，在今后的新城市规划时，可以考虑，在市中心只保留中央政府和市政府、旅游、金融等部门，其余部门应迁往卫星城，再通过环城地铁连接各卫星城。综上所述，热岛效应给人们带来的危害的确不小，但若能够正确的利用已有的技术，控制城市的过快发展，合理规划城市，这个问题并非不可解决。二、使用红外热像仪监测城市热岛效应如何整体把握城市热岛分布，研究热岛的形成，定性定量的直观分析城市温

6、度分布一直是科研工作者的一个难题。传统的方法无法获得直观准确的温度分布数据。现在我们为他们提供NEC公司红外热像仪可以完美的解决他们的顾虑。如下图所示，使用飞机或飞艇等设备在高空拍摄城市、郊区热图像，能够帮助我们获得城市实时温度分布。红外热像仪观测城市下垫面热环境的特征使用红外热像仪和无线系统组成城市热岛研究拍摄系统如下图所示。红外热像仪观测城市下垫面热环境的特征由于要拍摄城市的温度场分布就需要拍摄系统具有很大的视域角，除了红外热像系统本身扩充广角镜头外，我们需要将拍摄系统升高到一定的高度才能够获得足够的视场角。那么拍摄系统就只能够在高空完成拍摄和

7、数据存储，考虑到要实现实时监测，我们采取无线数据传输的模式。仪器设备：1.日本NEC公司TH9260红外热像仪主要技术参数：640*480像素0.03℃温度分辨率0.6mrad空间分辨率（不使用广角镜头）2.无线数据传输系统要求：1）飞艇于距离地面400米左右高，飞艇需要在空中约800长的米直线上来回移动，飞艇球距离观测点约3公里左右。2）需要从飞艇桥接到3公里外的观测点，能使两端相互通信。3）飞艇上提供无线网络设备重量应<1kg。点通过无线网桥，实现网络互连，无线链路提供了1~108Mbps的带宽，能承载包括数据、语音、图像、传真等在内的综合业务

8、及其增值业务，并能实现各种业务网络的无缝连接。红外热像仪观测城市下垫面热环境的特征三、案例应用2008年12月10日我们将