城市作为居民生活的重要载体,其风环境质量的好坏与人们的身心健康密切相关。城市通风廊道能够将新鲜空气引入市区,对于改善城市通风环境、降低空气污染有重要意义。近年来国内外一些大型城市针对城市的通风问题进行了通风廊道的实地研究和规划应用。本文以郑州市为例,基于气象数据、卫星遥感数据和基础地理信息数据,对市域尺度和城区尺度的风环境进行研究,通过使用GIS、RS技术和气象学结合的方法,探讨多尺度通风廊道的构建及规划应用,为郑州市规划建设提供参考借鉴。市域尺度风道研究利用中尺度数值预报模型(WRF/UCM),对城市局地风进行模拟分析,进而结合地区盛行风向构建市域通风廊道。城区尺度风道研究利用数字高程模型(DSM)结合建筑分布数据(OSM)计算得到地表粗糙度等参数,然后基于LCP模型综合构建城区尺度通风廊道。最后运用城市设计的方法提出通风廊道规划控制策略。文章通过将气象学、地理信息系统等学科的知识运用到实际的城市人居环境研究建设中,实现跨学科的交流融合。主要研究结果如下:(1)以常规台站气象观测数据和Landsat 8遥感数据为基础,绘制风玫瑰图、城市热岛等各类专题图,分析郑州市风热环境特征,结果表明:①1971-2019年郑州市年平均气温在13.5℃-16.8℃之间波动,总体呈“增加速度缓慢、上下浮动较大”的变化特点;城市年平均风速在四十九年的时间内下降了约44%,下降幅度较为明显。城市风环境受到城市建设情况的影响,导致四季盛行风向各不相同;②城市中心区地表温度(LST)空间分布差异较明显。高温区主要集中在老城区(金水区西部、二七区以及管城区),强热岛区和中热岛区呈片状分布。无热岛区和冷岛区主要分布在新城区(金水区东部)和人口密度较低的惠济区。(2)通风廊道的构建主要针对城市自然风的精细模拟和下垫面通风潜力研究分尺度展开。市域尺度通风廊道研究基于WRF/UCM模型,模拟了特定时间段内郑州市局地风环境特征变化,分析出城市夏季自然风源主要分为2类,即东南向和偏东向的季风、以及偏南向和西南向的山谷风。山谷风环流主要对城区东部影响较大。城市热岛环流则发生在城区中心与郊区之间,三者之间相互作用,共同影响着郑州地区的风环境。将模拟结果结合城市盛行风向特征,综合构建出市域尺度通风廊道:四条一级通风廊道、四条二级通风廊道。(3)城区尺度风道研究利用建筑密度、建筑高度构建形态学模型,分析出城区地表粗糙度呈现西南高,北部、东北部较低的分布特征。基于LCP模型得到的潜在通风廊道趋向于河流、农田、绿地广场、道路等粗糙度较低的区域。将其与WRF模拟结果叠加分析廊道的通风情况,并综合构建出城区尺度通风廊道:五条一级通风廊道、三条二级通风廊道。利用现场实验验证了城区尺度通风廊道构建的可行性。(4)以城市规划和景观设计的角度,从市域、城区以及街区等不同层面对构建的通风廊道进行规划控制。通过控制城市内部的建筑扩展,引导城市建设,从而保障通风廊道的顺利建设实施。