一种基于累积热应力的出行路径优化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于累积热应力的出行路径优化方法及系统，根据区域基础数据模拟区域热环境，得到区域热环境数据；确定所有出行路径，获取各出行路径的热环境数据；筛选出满足设定要求的可出行路径；计算各可出行路径的累积热应力，选择累积热应力最小的路径作为最优出行路径。本发明专利技术提供一种基于累积热应力的出行路径优化方法及系统，以解决现有技术中缺乏让出行者根据主观意识有序的对城市热环境进行自适应的问题，实现为城市居民提出户外活动的适应性指导措施，支撑居民出行、降低热影响和热危害的目的。响和热危害的目的。响和热危害的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种基于累积热应力的出行路径优化方法及系统


[0001]本专利技术涉及户外活动的热环境研究领域，具体涉及一种基于累积热应力的出行路径优化方法及系统。

技术介绍

[0002]在全球变暖和热岛效应的协同作用下，城市热问题正威胁着环境、社会、经济和健康；随着城市化进程的不断发展，城市热问题将进一步加剧。《气候变化框架公约》第26届大会(COP 26)指出，到本世纪末，将有更多的城市温度升高4℃，导致人们更容易遭受严重的热问题的危害。在高温期间，暴露在极端炎热的环境下会增加人体的热压力，进而增加心血管疾病、呼吸道疾病、精神疾病等的发病率，甚至引发死亡。随着气候的恶化、人口不断增长和老龄化趋势，与高温相关的发病率及死亡率的抬升是必然趋势。因此，营造安全、健康和舒适的城市热环境，降低城市高温对人的负面影响和危害势在必行。
[0003]目前，针对城市高温热浪及热岛效应，既有研究主要关注在城市热影响评估、城市热岛形成和驱动因素、城市高温缓解技术与策略等方面。虽然城市高温缓解技术与策略可缓解城市热问题，但尚未广泛推广应用，导致居民在户外活动与日常出行过程中，仍受到严重的城市热影响和热危害。同时，城市空间具有异质性，不同社区及街道的城市热问题及危害程度各异，对城市热问题进行精细化的判断尤为重要。
[0004]现有的与城市热环境相关的决策体系主要服务于政府部门、规划设计者和相关行业者，用于探索不同的城市热岛效应缓解技术，为韧性城市和健康城市的规划设计提供了支撑。但是，应对城市热问题，不但需要热岛效应缓解技术，更需要人们采取相应策略进行主动适应，而目前服务于人并针对城市热问题的适应性决策体系尚未得到重视，缺乏结合人们有序有意识的、主观的城市热自适应展开的决策方式。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种基于累积热应力的出行路径优化方法及系统，以解决现有技术中缺乏让出行者根据主观意识有序的对城市热环境进行自适应的问题，实现为城市居民提出户外活动的适应性指导措施，支撑居民出行、降低热影响和热危害的目的。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]一种基于累积热应力的出行路径优化方法，包括：
[0008]根据区域基础数据模拟区域热环境，得到区域热环境数据；
[0009]确定所有出行路径，获取各出行路径的热环境数据；
[0010]筛选出满足设定要求的可出行路径；
[0011]计算各可出行路径的累积热应力，选择累积热应力最小的路径作为最优出行路径。
[0012]针对现有技术中缺乏让出行者根据主观意识有序的对城市热环境进行自适应的问题，本专利技术首先提出一种基于累积热应力的出行路径优化方法，本方法首先根据研究区
域，获取区域基础数据，模拟区域热环境，得到区域内的热环境数据。然后根据居民的出行计划，确定出所有的出行路径，并基于前述区域热环境数据，获取每条出行路径各自所对应的热环境数据。再根据每条出行路径的热环境数据，进行路径筛选，得到可出行路径。其中，用于筛选的设定要求在此处不做具体限定，可根据用户类型、行进方式、活动强度等的差异进行适应性设置，以尽量满足人体热舒适相关指标为宜。最后，计算每一条可出行路径的累积热应力，选择累积热应力最小的路径作为最优出行路径。居民沿最优出行路径出行，可在最小的热影响与热危害下抵达目的地，从而实现本申请为城市居民提供户外活动指导措施，有效支撑居民在炎热天气下的安全出行的目的。
[0013]可以看出，本方法：(1)能够快速精细地识别居民户外活动区域的热环境问题，从适应性角度分析城市微气候和热舒适的动态变化，评估其对居民健康、户外活动及出行的热影响与热危害；并智能化地提出适应性指导措施，支撑调控居民出行及户外活动模式，有利于保护居民健康、降低对居民出行及户外活动的热影响和热危害，促进低碳智慧城市发展，为应对气候变化提供有效支撑；(2)与传统的基于微气候和热舒适指标评估热影响的研究不同，本方法综合社区空间微气候、热舒适、社区出行需求，分析社区空间内的热影响与热危害；并进一步关联居民对热影响与热危害的适应行为反馈，建立基于多目标的室外热适应行为评价模型；(3)能够从未来社区的建设需求出发，提出一套智能且准确的城市热适应性决策方法，以期对社区街道的热影响和热危害进行预测、评估及预警，为居民适应性地降低热影响和热危害做出实时反馈、并提供科学合理的决策依据。
[0014]进一步的，所述区域基础数据包括区域内的气象、地形、建筑、植被、水体和公共设施。通过上述基础数据，可为后续的建模过程提供充分依据。其中，公共设施指本领域技术人员能够理解的给社会公众使用或享用的、与热环境相关的设施，如遮阳棚、人造喷雾等。
[0015]进一步的，所述模拟区域热环境的方法包括：根据区域基础数据建立模型，验证模型准确性，通过模型模拟出区域热环境，得出区域热环境数据。
[0016]本方案通过建模方式得到整个区域内的热环境数据，包括整个区域内所有位置的空气温度、平均辐射温度、通用热气候指数等参数，为后续提取各出行路径的热环境数据做好充分准备。
[0017]进一步的，所述区域热环境数据包括以下任意一种或多种：区域内的空气温度、平均辐射温度(MRT)、通用热气候指数(UTCI)、生理等效温度(PET)、标准有效温度(SET)、湿球黑球温度(WBGT)、热强度指标(HI)。
[0018]本领域技术人员可根据实际需要，灵活选择上述任意一种或多种参数，作为筛选可出行路径和/或计算各可出行路径的累积热应力的标准。
[0019]进一步的，获取各出行路径的热环境数据的方法包括：
[0020]根据出行起点和出行终点，得到所有出行路径；
[0021]将所述区域热环境数据导入至参数化软件Rhino
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Grasshopper中，建立与所述模型相匹配的数据格网；
[0022]在Rhino中绘制所有出行路径，用Grasshopper插件获取所有出行路径的热环境数据。
[0023]Rhino
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Grasshopper为已有的参数化优化平台软件，本申请利用该软件直接读取包含区域热环境数据的数据文件，进而简单快捷的搭建起所需平台。
[0024]本方案还通过Rhino
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Grasshopper建立与前述步骤中建立的模型相匹配的数据格网，并根据区域热环境数据将对应的热环境数据赋值至每一个格网中，使得每个格网都有自身的热环境数值，为后续根据格网模拟路径并提取其热环境数据提供科学且有效的依据。
[0025]进一步的，所述设定要求为满足以下条件：沿某路径行走时，行人连续暴露在阳光下的时长不超过第一设定阈值、且行人累积暴露在阳光下的时长不超过第二设定阈值；其中第二设定阈值大于第一设定阈值。
[0026]作为本领域的常规认知，一般认为在高温时段人们的出行路径越短、热舒适越好，因此按照常规认知设置的设定要求，应该是直接以距离较短的路径作为可出行路径。然而，本案申请人在研究过程中发现，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于累积热应力的出行路径优化方法，其特征在于，包括：根据区域基础数据模拟区域热环境，得到区域热环境数据；确定所有出行路径，获取各出行路径的热环境数据；筛选出满足设定要求的可出行路径；计算各可出行路径的累积热应力，选择累积热应力最小的路径作为最优出行路径。2.根据权利要求1所述的一种基于累积热应力的出行路径优化方法，其特征在于，所述区域基础数据包括气象、地形、建筑、植被、水体和公共设施。3.根据权利要求1所述的一种基于累积热应力的出行路径优化方法，其特征在于，所述模拟区域热环境的方法包括：根据区域基础数据建立模型，验证模型准确性，通过模型模拟出区域热环境，得出区域热环境数据。4.根据权利要求1所述的一种基于累积热应力的出行路径优化方法，其特征在于，所述区域热环境数据包括以下任意一种或多种：区域内的空气温度、平均辐射温度、通用热气候指数、生理等效温度、标准有效温度、湿球黑球温度、热强度指标。5.根据权利要求3所述的一种基于累积热应力的出行路径优化方法，其特征在于，获取各出行路径的热环境数据的方法包括：根据出行起点和出行终点，得到所有出行路径；将所述区域热环境数据导入至参数化软件Rhino
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Grasshopper中，建立与所述模型相匹配的数据格网；在Rhino中绘制所有出行路径，用Grasshopper插件获取所有出行路径的热环境数据。6.根据权利要求1所述的一种基于累积热应力的出行路径优化方法，其特征在于，所述设...

【专利技术属性】
技术研发人员：何宝杰，熊珂，董鑫，胡楼君，陈雪柯，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：