VDI 3785 Blatt 2-2011 Environmental meteorology - Methods of urban and site-related ground-based climate measurements with mobile measurement systems.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREUmweltmeteorologieMethoden bodengebundener Stadt- und Standortklimamessungen mit mobilen MesssystemenEnvironmental meteorologyMethods of urban and site-relatedground-based climate measurements with mobile measurement systemsVDI 3785Blatt 2 / Part 2Ausg. deutsch/englischIssu

2、e German/EnglishVDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 1b: UmweltmeteorologieVDI-RICHTLINIENZubeziehen durch /Available at BeuthVerlag GmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehalten /All rights reserved Verein Deutscher Ingenieuree.V.,Dsseldorf 2011Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtg

3、estattet / Reproduction evenfor internal use not permittedDer Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen.Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 07.060, 13.040.01 Dezember 2011December 2011The draft of this g

4、uideline has been subject to public scrutiny afterannouncement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette).The German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation. Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . .

5、 . . 2Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 42 Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Formelzeichen und Abkrzungen . . . . . . . 114 Messgren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 Messsysteme . . . . . . . . . . . .

6、 . . . . . . 155.1 Untersuchungsziele und Messaufgaben. . . 155.2 Messmethode und -strategie . . . . . . . . 165.3 Prinzipielle Anforderungen an dasMesssystem . . . . . . . . . . . . . . . . . 175.4 Technische Anforderungen . . . . . . . . . 235.5 Auswahl geeigneter Sensoren. . . . . . . . 255.6 Qua

7、littssicherung whrend der Messfahrt . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256 Messplanung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266.1 Grundstze der Messroutenplanung frmobile Klimaaufnahmen . . . . . . . . . . 266.2 Auswahl und Festlegung konkreterMesszeiten und -routen . . . . . . . . . . . 296.3 Klima

8、aufnahme . . . . . . . . . . . . . . . 347 Vorbereitung und Durchfhrung von Messfahrten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407.1 Allgemeine Anforderungen . . . . . . . . . 407.2 Hinweise fr die Durchfhrung vonTemperaturmessfahrten . . . . . . . . . . . 41Contents PagePreliminary note . . . . . .

9、. . . . . . . . . . . . 2Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Terms and definitions . . . . . . . . . . . . . 83 Symbols and abbreviations . . . . . . . . . . 114 Measurement variables . . . . . . . . . . . . 145 Measurement sys

10、tems . . . . . . . . . . . . . 155.1 Investigation objectives and measurement tasks . . . . . . . . . . . . . 155.2 Measurement method and strategy . . . . . 165.3 Basic requirements for themeasurement system . . . . . . . . . . . . 175.4 Technical requirements . . . . . . . . . . . 235.5 Selection

11、of suitable sensors . . . . . . . . 255.6 Quality assurance during themeasurement run . . . . . . . . . . . . . . 256 Measurement planning. . . . . . . . . . . . . 266.1 Principles of planning measurement linesfor climate assessment using mobile measurement systems. . . . . . . . 266.2 Selection and

12、 identification ofspecific measurement times and lines . . . 296.3 Climate assessment . . . . . . . . . . . . . 347 Preparation and performance ofmeasurement runs . . . . . . . . . . . . . . . 407.1 General requirements . . . . . . . . . . . . 407.2 Instructions on how toperform temperature measurem

13、ent runs . . 41Frhere Ausgabe: 10.10 Entwurf, deutschFormer edition: 10/10Draft, in German onlyKommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdLFachbereich UmweltmeteorologieB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher

14、 Ingenieure e.V., Dsseldorf 2011 2 VDI 3785 Blatt 2 / Part 2Seite8 Datenbearbeitung und -auswertung . . . . . 428.1 Rumliche und zeitliche Zuordnung derMessdaten (Geocodierung) . . . . . . . . . 428.2 Qualittssicherung der Messdaten . . . . . 438.3 Trendkorrekturen . . . . . . . . . . . . . . 438.4

15、Rumliche Mittelung . . . . . . . . . . . . 459 Weitere Analyse und Ergebnisvisualisierung 459.1 Methode der flchendeckendenRegionalisierung . . . . . . . . . . . . . . 459.2 Methode der zeitlichen Interpolation . . . . 47Anhang A Trendkorrekturmethodenam Beispiel der Lufttemperatur . . . . 48A1 Null

16、-Methode . . . . . . . . . . . . . . . . 48A2 Lineare Trendkorrektur . . . . . . . . . . . 48A3 Trendkorrektur nach der Globalmethode“. 49Anhang B Beispiele. . . . . . . . . . . . . . . . 51B1 Gesamtstdtische Klimaanalyse Standardfall mit ortsfesten Referenz-stationen Messfahrtprogramm . . . . . . 5

17、1B2 Semikontinuierliche Messverfahren . . . . 55B3 Aufbereitung und Darstellung regionali-sierter Temperaturmessfahrtdaten im GIS . 57Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Rich

18、t-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, derFotokopie, der elektronischen Verwendung und derbersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig,sind vorbehalten.Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wahrungdes Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-bedingungen (www.vdi

19、-richtlinien.de), die in denVDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieserVDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieserRichtlinienreihe ist im Internet abrufbar unterwww.vdi.de/3785.Page8 Data processing and eval

20、uation . . . . . . . 428.1 Spatial and temporal allocation of themeasured data (geocoding). . . . . . . . . 428.2 Quality assurance of the measured data . . 438.3 Trend corrections. . . . . . . . . . . . . . 438.4 Spatial averaging . . . . . . . . . . . . . . 459 Further analysis and visualisation o

21、f results 459.1 Method of spatial downscaling. . . . . . . 459.2 Method of time interpolation. . . . . . . . 47Annex A Trend correction methods using theexample of air temperature . . . . . . . 48A1 Zero method . . . . . . . . . . . . . . . . 48A2 Linear trend correction . . . . . . . . . . . 48A3 T

22、rend correction according to the “global method” . . . . . . . . . . . . . . 49Annex B Examples . . . . . . . . . . . . . . . . 51B1 Urban climate analysis Standard casewith stationary reference stations Measurement run programme . . . . . . . 51B2 Semi-continuous measurement methods . . 55B3 Prepar

23、ing and presenting downscaled datafrom a temperature measurement run in the GIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64Preliminary noteThe content of this guideline has been developed instrict accordance with the requirements and recom-mendatio

24、ns of the guideline VDI 1000.All rights are reserved, including those of reprinting,reproduction (photocopying, micro copying), storagein data processing systems and translation, either ofthe full text or of extracts.The use of this guideline without infringement of copy-right is permitted subject t

25、o the licensing conditionsspecified in the VDI Notices (www.vdi-richtlinien.de).We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this guideline.A catalogue of all available parts of this series ofguidelines can be accessed on the internet atwww.vdi.de/3785.B55EB1B3E14C22109E918E8EA4

26、3EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2011 VDI 3785 Blatt 2 / Part 2 3 EinleitungDie Richtlinienreihe VDI 3785 besteht zurzeit auszwei Blttern. Blatt 1 behandelt die Methoden vonKlimauntersuchungen fr Stdte und Siedlungen all-gemein

27、 und legt fest, welche Art von Untersuchun-gen fr welche Klimagren fr gesamtstdtischeoder Einzelfall-Klimaanalysen als planungsrelevantanzusehen sind. Das vorliegende Blatt 2 behandeltdie Methoden von Klimamessungen mit bewegtenMessgertetrgern.Die Bercksichtigung der bodennahen Klimaverhlt-nisse und

28、 die Prognose der aufgrund von Planungenoder Eingriffen mglicherweise zu erwartenden loka-len Klimanderungen ist ein Erfordernis der Umwelt-und Daseinsvorsorge. Sie ist bei den meisten Fach-planungen durch Gesetze, Verordnungen und Ver-waltungsvorschriften geregelt. Das Thema berh-rende Gesetze und

29、Regelwerke sind z.B. BauGB,BImSchG, BNatSchG, BWaldG, ROG, SUPG,UVPG, WHG, WRRLVO, sowie einschlgige Lan-desgesetze, wie LandesNatSchutzG, Landespla-nungsG, LandesKurG, aber auch Landesentwick-lungsplne, regionale Raumordnungsplne und land-schaftspflegerische Begleitplne.Die vorliegende Richtlinie s

30、oll dem fachkundigenPersonenkreis ermglichen, auf der Grundlage derhier beschriebenen Vorgehensweise rtliche Klima-verhltnisse mithilfe mobiler Klimamesssysteme pla-nungsgerecht und methodisch abgesichert zu erhe-ben, auszuwerten und darzustellen.Die dazu notwendigen Klimadaten sind in gleicherWeise

31、 umfassend, sachgerecht, verstndlich undnachvollziehbar zu erheben und darzustellen. Diessoll in einem der rumlichen Ausdehnung des Unter-suchungsgebiets oder der Aufgabe/Planung entspre-chenden Mastab erfolgen.In dieser Richtlinie wird die Methode von Klimaun-tersuchungen fr die Bauleitplanung (Flc

32、hennut-zungsplan, Bebauungsplan, Grnplan usw.) und frdie Standortplanung genehmigungspflichtiger Anla-gen u.a. im Siedlungs- und Auenbereich behandelt.IntroductionThe series of guidelines VDI 3785 currently consistsof two parts. Part 1 deals with the methods of climateinvestigations for cities and s

33、ettlements in generaland specifies which kind of investigations are to beconsidered relevant to which climate variables in theplanning of urban or case-by-case climate analysis.The present Part 2 covers the method of climatemeasurements with mobile measurement systems.The consideration of climate co

34、nditions near theground and the forecast of local climate changes thatmight be expected as a result of planning or interfer-ence are a need of environmental precautions andservices of general interest. For sectoral planning,these are usually set forth in acts, ordinances, and ad-ministrative regulat

35、ions. Acts and regulations relatedto this subject include, for example, the BauGB(Town and Country Planning Code), the BImSchG(Federal Immission Control Act), the BNatSchG(Federal Nature Conservation Act), the BWaldG(Federal Forest Act), the ROG (Federal RegionalPlanning Act), the SUPG (Act on the I

36、ntroduction ofStrategic Environmental Assessment and Implemen-tation of Directive 2001/42/EG), the UVPG (Envi-ronmental Impact Assessment Act), the WHG (WaterResources Act), the WRRLVO (Implementation De-cree of the Water Framework Directive), as well ascorresponding federal state laws, such as the

37、Landes-NatSchutzG (Nature Conservation Acts of the Fed-eral States), the LandesplanungsG (Regional Plan-ning Acts of the Federal States), the LandesKurG(Health Resort Acts of the Federal States), but alsoregional development plans adopted by a Land, re-gional development plans, and landscape conserv

38、a-tion support plans.The purpose of the present guideline is to allow ex-perts to investigate, evaluate, and present local cli-mate conditions by means of mobile climate meas-urement systems, in compliance with planning andmethodology and on the basis of the procedure de-scribed here.Similarly, the

39、climate data needed for this are to becollected and presented in a comprehensive, appro-priate and understandable way. This shall be done ona scale corresponding to the spatial extent of the areaunder investigation or to the task/planning.This guideline deals with the method of climate in-vestigatio

40、ns for urban land use planning (land useplan, local development plan, open space plan, etc.)and for the site selection of installations subject to ap-proval, i.a. in settled areas and external undevelopedB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04Alle Rechte vorbehalten Vere

41、in Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2011 4 VDI 3785 Blatt 2 / Part 2Eingesetzt werden hierzu bodengebundene mobileMesssysteme (siehe auch VDI 3785 Blatt 1).Klimamessungen mit bewegten Gertetrgern wieKraftfahrzeugen, Fahrrdern, Handwagen oderRucksack werden entweder als selbststndige Ver-fahren d

42、er Klimaerfassung eingesetzt oder ergnzendzur Erfassung der klimatischen Parameter mittels stationrer Messnetze (temporre Klimastationen)und Fernerkundungsverfahren (z.B. Thermal-Infrarot-Befliegungen, Satelliten-Thermografie)verwendet.1 AnwendungsbereichAls Klima bezeichnet man den Zustand der Atmo

43、-sphre ber einen bestimmten Zeitraum in einemrumlich begrenzten Gebiet. Soweit sich dort eigen-stndige Klimacharakteristika ausbilden, spricht manim Sinne dieser Richtlinie in Stadt- und Siedlungs-gebieten von Stadtklima, in der Umgebung eines An-lagenstandortes von Standortklima usw. Man grenzthier

44、durch regionales, rtliches und lokales Klima ge-genber dem grorumigen oder globalen Klima ab.Fr Untersuchungen zum Standortklima oder Klimain kleinrumigen Gebieten mit hoher rumlicher Dif-ferenziertheit kommen bevorzugt mobile Messungeninfrage, da stationre Netze wegen der Vielzahl erfor-derlicher M

45、essstationen nicht mehr sinnvoll und wirt-schaftlich vernnftig eingesetzt werden knnen. Er-gebnisse von Fernerkundungsverfahren haben frdiesen Zweck nur einen eingeschrnkten Informa-tionsgehalt, da sie z.B. im thermischen Bereich nurdie Oberflchentemperatur liefern.Unter mobilen Klimamessungen verst

46、eht man imSinne dieser Richtlinie Messverfahren, bei denen deroder die Messwertgeber whrend der Messung nichtortsfest aufgestellt sind, sondern auf einem mobilenGertetrger montiert durch ein als geeignet festge-legtes Untersuchungsgebiet bewegt werden.Werden die Messwertgeber whrend der Fahrt stn-di

47、g betrieben, spricht man von kontinuierlichemMessbetrieb, werden sie nur an bestimmten Gelnde-punkten oder nur in bestimmten Zeitintervallen be-trieben, von diskontinuierlichem Messbetrieb (sieheauch Abschnitt 5).Untersuchungsziele mobiler Klimamessungen sindrumliche Verteilungen der relevanten Klim

48、agrenim Untersuchungsgebiet. Dies knnen in Abhngig-keit von der jeweiligen Fragestellung sein: Lufttemperatur zu festgelegten Tages- und Jahres-zeitenland. To this end, ground-based mobile measurementsystems are used (see also VDI 3785 Part 1).Climate measurements with mobile devices, such asmotor v

49、ehicles, bicycles, trolleys, or backpacks, areeither used as independent methods for the measure-ment of climate or they are used to additionally deter-mine the climatic parameters by means of stationary measuring networks (temporary climatestations) and remote sensing methods (e.g. thermal infrared re-cording flights, satellite thermography).1 ScopeClimate is defined as the state of the atmosphere in aregion over a certain period of time. As far as inde-pen