本文是一篇环艺毕业论文，本研究将人体热舒适指标引入到林盘的研究中，探讨了不同空间构成组合对林盘微气候与室外热舒适的影响，其结果可为林盘以及类似传统聚落的更新、建设提供参考。
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
城市化进程加快，城乡的二元结构拉大了城乡之间的差距，尤其是在西部地区，“发达城市、落后农村”现象普遍存在于城乡体系之中，因此中央提出了“乡村振兴”等战略解决农村问题。此外，全球气候变化和热岛效应导致城市室外环境向不适宜居住的方向发展，为应对气候变化，中央也提出了诸如“双碳”等一系列战略，倡导绿色环保的生活方式，越来越多的居民也开始关注农村室外环境和居住环境，对乡村以及传统聚落居住环境的改善和更新也势在必行。《晋书》有云：“务农重本，国之大纲”，自古以来，农业生产就是人类生存、发展、延续必不可少的重要活动，而农村居民的居住环境理应受到重视。如今传统聚落面临衰弱，对传统聚落的保护与更新不仅能保留住乡土文化，也是改善农村人居环境，提高居民生活水平的需要。党的十九大提出“乡村振兴”后，打造“生态宜居”环境成为乡村发展质量的保证，其中提倡乡村要保护好原有的生态系统，实现人与自然的和谐共生。总而言之，改善乡村和传统聚落的人居环境，以及保护乡村原有自然生态是打造生态宜居乡村的重要内容。
成都市紧密衔接国家的乡村振兴战略，为了优化生产生活生态空间，不断改善人居环境，建设美丽宜居乡村，成都实施了许多建设乡村的重点工程。位于我国西南部的成都平原地区，自古以来被誉为“天府之土”，得利于都江堰水利工程的灌溉，广袤的川西平原土壤肥沃，物产丰富，这里的乡村聚落由于地理、历史与文化等原因[1]，具有非同寻常的分散性[2]。在近几十年的时间里，成都的城市化进程逐渐加快，经济发展迅速，2017年末成都的乡村人口为614.16万人，约占城乡总户籍人口（1465.33万人）的41.91%，户籍人口城市化率58.09%[3]；到了2018年末成都的乡村人口576.55万人，约占总户籍人口（1476.05万人）的39.06%，户籍人口城市化率达到了60.94%[4]。城乡统筹速度的加快，土地向规模化集中，居民的生活方式、生产方式发生了大变化，截至2010年成都市累计建立了超过1300个农村新型社区，建筑面积达4000万平方米[5]。
1.2 相关概念的界定
1.2.1 川西林盘
川西林盘（也称“林盘”）是我国西南地区的一种独特农村聚落单元，广泛分布于宽阔的成都平原地带，内部住宅被乔木和竹林环抱，树林四周既有流水灌溉，又有农田相衬，如图1-1所示。林盘从诞生至今有着上千年的历史，其发源于我国的古蜀时期，它的诞生和发展都深深植根于被誉为“天府之土”的成都平原。关于林盘的定义，目前虽还未有统一的科学定义，但已有许多的学者根据林盘的形态、结构功能、社会关系等不同方面对林盘进行过定义。在形态上，林盘是“形如田间绿岛的农村居住环境形态[9]”，是“于田园中、沟渠旁形成的一个个形态各异、具有边界、形如绿岛的聚落[10]”。总的来说，川西林盘是成都平原地区的独特的复合型农村散居聚落单元，其形如绿岛，又如棋盘棋子，有着自己独特的生态系统，是涵盖了千百年来川西地区居民生产方式、生活方式与文化内涵的重要结晶。林地、宅院以及周边的水渠和田地是林盘的基本构成元素，但林盘的形态、内部建筑的布局、植被的种植方式等往往各不相同[11]。据不完全统计，成都平原林盘的总数约有20万个[11]，这20万数量的林盘星星点点地分布在广袤的成都平原上。如图1-2展示了川西平原中林盘的分布示意图以及某个林盘的放大示意图，可以看到川西林盘形如绿岛，分布十分分散，且一个个林盘与周边的道路和田野组成了棋盘状的美丽景观。如图1-3和图1-4分别展示了一个川西林盘的俯视图与侧视图，可以清楚地看到一个林盘的组成元素——林木、宅院以及周边的水渠和田地。
第二章 既有川西林盘空间特征研究
2.1川西平原自然环境特征与选址
根据国家标准《建筑气候区划标准》GB 50178-93以及《民用建筑热工设计规范》GB 50176-2016的气候分区，我国包含5个一级热工设计分区——严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区、温和地区，具体的分区情况如图2-1所示[86]。成都平原位于我国的夏热冬冷地区，夏热冬冷地区主要包括了长江中下游及周围地区，主要气候特征为夏季闷热，冬季湿冷。依据规范所提供的设计原则，夏热冬冷地区建筑必须满足夏季防热要求，并适当兼顾冬季保温。成都平原位于我国夏热冬冷地区的西侧，成都平原的传统聚落在冬夏两季应兼顾保温和防热要求。
成都平原位于中国西南，四川盆地的西部，这里得力于都江堰水利工程的灌溉，土壤肥沃，物产丰富，被誉为“天府之土”。成都平原四季分明，日照少、气候温和，降雨充沛。有大量川西林盘聚落分布在成都市周边，成都市又可分为三个圈层，成都的中心城区为第一圈层；郫县、温江区、双流区、龙泉驿区、青白江区以及新都区共同组成了成都市的第二圈层；剩下的都江堰市、彭州市、金堂县、简阳市、新津县、蒲江县、邛崃市、大邑县以及崇州市则共同组成了成都的第三圈层。具体的圈层分布情况如图2-2所示。据统计，成都市第一圈层的林盘数量较少，林盘大多分布在成都市第二、第三圈层内，第二、第三圈层内有林盘总数约14.11万个，约占成都平原总林盘数量的71%，而第三圈层林盘总数则达到最多，传统林盘的景观风貌也保存的较为完好[11]。这个地区的林盘由于远离中心城市地区，乡土气息较为浓厚，保留的传统林盘数量最多，风貌也未受到城市辐射而发生巨变，许多林盘住户如今仍然保留着传统的农耕模式，因此本文将研究选址落在了成都的第三圈层上。
2.2 目视解译与空间要素提取
虽然如今已能找到大量关于林盘空间要素的研究，例如通过计算景观格局指数以及对比往年数据，研究林盘以及内部空间结构的聚集程度、发展演化等[6,47,48,56,88,89]，但本文并未借用这些学者对林盘空间的统计数据。论其原因有如下两点：其一，本文主要研究林盘的空间要素与微气候之间的关系，需要的空间数据包括林盘内部建筑数量、密度、间距、分布方式、具体形态，以及植被的常见种类、覆盖率、分布等，这些具体的数据难以在其他文献中获得；其二，不同学者对林盘的研究是基于不同市镇、不同地点进行的，对林盘种类的分类方法也不一样，所得的数据难以适用于本文。综上所述，本文利用目视解译的方法，提取出都江堰市聚源镇和天马镇的林盘图形，并统计出林盘主体数量、面积，林盘建筑数量、密度、间距、分布方式、具体形态，以及林盘植被的常见种类、覆盖率、分布等具体数据，这些数据都会用于后续的建模以及微气候分析中去。
利用谷歌地球提取了聚源镇和天马镇高清卫星影像，并将其导入到ArcGIS软件中进行目视解译。在谷歌地球19-20级（空间分辨率0.54-0.27m）下，林盘的建筑、树木、水体、田地等空间要素可被清晰地辨认，如图2-5展示了聚源镇的川西林盘在谷歌地球中的卫星影像，大圆圈内的图代表被放大后的林盘卫星图像。在ArcGIS中导入聚源镇和天马镇的行政边界，用行政边界线裁剪卫星地图，将裁剪后的19-20级卫星地图作为后续解译的底图。本次解译任务的目标是为了提取卫星图中每个林盘的建筑物的轮廓、林地植被的轮廓，以及由建筑、树木和院坝共同组成的林盘主体的轮廓，并将建筑物、林地植被和林盘主体的轮廓绘制成成多边形以便后续进行面积计算。
第三章 既有林盘微气候模拟校验 ................................. 38
3.1 计算机数值模拟 ....................................... 38
3.1.1 ENVI-met软件概述 .................................... 38
3.1.2建立模型 ......................................... 39
第四章 不同空间构成对林盘微气候的影响研究 .......................... 49
4.1 空间构成要素转化 ........................... 49
4.1.1 建筑方案 ............................... 49
4.1.2 植被方案 ................................... 51
第五章 川西林盘空间要素对热舒适的影响及优化策略研究 ............................... 76
5.1 正交试验 ...................................... 76
5.1.1 正交试验简介 .................................. 76
5.1.2 正交试验设计 ................................... 77
第五章 川西林盘空间要素对热舒适的影响及优化策略研究
5.1 正交试验
5.1.1 正交试验简介
正交试验是一种高效率的实验方法，主要体现在其可以找到有代表性组合进行试验，是遗传算法中的一种特例[117]。正交试验的目的在于确定试验因素的重要性及其对试验指标的影响程度、因素的最优组合、指标与因素间的定量关系等[94]。在正交试验中，将导致试验结果发生变化的原因称为因素（在本例中为建筑数量、建筑分布、植被覆盖等），各因素在试验中所取的不同值则称之为水平（在本例中如植被覆盖的25%、35%、45%等）。正交试验的高效性主要是通过正交表来实现的，对于等水平的正交表来说，表中任一列不同数字出现的频次相同，表中任两列的同行有序数字组合出现频次也相同，这体现了等水平正交表的正交性。图5-1展示了三因素（A、B、C）三水平（1、2、3）的正交试验与全面试验和简单比较方法的对比。图（a）进行全面试验则需要实验27次，如果因素和水平数变多，则试验次数则会成倍增加；对于简单比较来说，此种方法实验次数较少，但水平间的搭配不均匀，容易导致错误的结果，且不能排除误差的干扰；正交试验的优点在于试验点分布“整齐可比，均匀分散”，通过分析可以推导出不存在于正交表中的最佳方案设计，且还能进一步分析出不同因素对结果的影响程度和趋势等[118]。
第六章 结论与展望
6.1 主要结论
本文利用GIS软件对1194个林盘进行了分类统计，根据统计结果建立了林盘模型，利用ENVI-met软件对林盘微气候进行分析，以及利用正交试验对25种不同的林盘空间形态进行PET热舒适模拟，探索冬季和夏季林盘最舒适的布局。主要结论如下：
6.1.1 林盘空间特征相应结论
林盘主体面积跨越较大，但面积较小的林盘数量占据了绝大多数，团状林盘数量最多占比最多。建筑方面，林盘内建筑平均密度为18%，密度10%-20%之间的最多，一字形建筑数量最多。林盘内建筑质心间的平均最近邻距离为18.2m，建筑朝向无明显规律，但南偏西、正南、南偏东朝向较多。植被方面，植被覆盖率在50%-60%区间内的林盘数量最多，单侧分布的植被数量上最多，数量其次依次是植被分散布置、中心布置、环绕布置的林盘。
6.1.2 林盘微气候与热舒适相应结论
1）建筑数量增多会使得林盘内的平均空气温度、相对湿度在冬夏季发生相反的变化趋势，但都会使得平均风速、太阳辐射温度减小。紧密的建筑分布会降低室外平均温度，提高相对湿度、风速以及平均辐射温度，松散的建筑分布则正好相反。建筑形式从一字形到三合院，冬季的平均空气温度升高，夏季则减小，冬季相对湿度会下降，夏季则上升，无论冬夏季一字形建筑都是风速和平均辐射温度最高的方案。
2）冬季植被分散布置的室外平均温度最高，单侧背风最低，夏季单侧背风平均温度最高，植被中心集中则最低，整体对温度影响不大；冬季单侧背风相对湿度最高，植被环绕最低，夏季单侧迎风相对湿度最高，单侧背风湿度最低；无论冬夏季单侧背风平均风速最高，植被分散风速最低；冬季单侧迎风平均辐射温度最大，植被分散最小，夏季单侧背风最大，植被分散最小。随着植被覆盖增加，冬夏季空气温度、平均辐射温度上升，风速下降，相对湿度在冬季下降、夏季上升。
参考文献（略）