六旋翼無人機測風系統實測海島地區風剖面

黃斌，李昊，董金爽，王相軍

（1.海南大學 土木建筑工程學院，海南 ?？?570228；2.揚州大學 電氣與能源動力工程學院，江蘇 揚州 225127）

風受地面粗糙度影響的近地面大氣層稱為“大氣邊界層”，在大氣邊界層內風速隨高度和地面粗糙度而變化［1］.強風天氣下，各類建筑物和基礎設施的風致破壞［2］、樹木和農作物的倒伏［3-4］，已給人類生命財產和社會經濟造成嚴重損失.為減少風災的帶來的損失，開展近地面風場實測研究成為首要任務.此外，大氣邊界層風場測量對風環境的預測和評估（城市的街區風環境和污染物擴散等）［5］、風能資源利用（風電場選址）［6］也具有重要的理論和工程意義.

傳統測風方法主要利用固定式測風塔［7］、測風桅桿［8］、測風雷達［9］等進行風場測量，但該方法安裝難度大、移動困難且價格昂貴.隨著無人機技術的發展，利用固定翼和多旋翼無人機搭載測風設備進行測風引起了學者的關注.Holland 等［10］在1992 年提出利用無人機搭載氣象傳感器對難以到達地區進行氣象要素觀測的方法.Reuder 等［11］在小型固定翼無人機上配備傳感器，組成氣象觀測站，實現了對大氣邊界層的溫度、濕度、壓強、風速和風向等要素的測量，但該方法難以實現定點觀測.王彥杰等［12］和周樹道等［13］針對固定翼無人機轉動探測、迎角和航跡傾斜角對測風精確性的影響，提出了改善測量精度的測風模型，并通過數值仿真驗證了模型的有效性.Borup 等［14］提出一種基于固定翼無人機的指數穩定非線性風速觀測器，能夠估計風速并計算相對速度，并通過數值模擬驗證了其測風的準確性.雖然固定翼無人機續航時間長、速度快、測量高度大，但是起降時對場地要求高，操控難度大，靈活性較差，不能定點懸停，無法測得特定地點的垂直風剖面［15］，使得其在測風領域的應用受到一定限制.

相比而言，多旋翼無人機具有操作簡單、機動靈活、垂直起降、精確定位、定點懸停、成本較低等諸多優勢，在邊界層測風領域的應用值得深入研究.Moyano［16］采用3 種算法將四旋翼無人機的傾角與局部風速和風向聯系起來，推導出風剖面，并將結果與安裝在桅桿上的風速儀實測值進行比較.Bruschi等［17］利用四旋翼無人機搭載二維風速儀在風洞中進行風速和風向測量，發現旋翼轉動只對低于 10 m/s的風速有顯著影響，對風向基本無影響.Prudden等［18］在小型四旋翼無人機的旋翼前方約4.5 倍旋翼直徑處安裝風速探頭，測量了特定高度的風速和湍流強度，驗證了其測風的可行性；但是測量范圍僅限于機頭前方90°錐形區域內的來流.李正農等［19］通過風洞試驗研究了搭載超聲風速儀的六旋翼無人機旋翼轉動對測風精確性的影響，指出旋翼轉動會影響無人機中心上方風場，風速誤差隨高度先增大后減小，對風向角測量沒有影響.吳紅華等［20］采用測風塔和一臺搭載超聲風速儀的六旋翼無人機，對復雜地貌下平面風場進行實測，通過對比無人機與測風塔的測量結果，分析實測場地地貌對上空風場的影響.李正農等［21］利用測風塔和一臺搭載超聲風速儀的六旋翼無人機進行邊界層風場實測，將無人機實測風場參數與測風塔實測值對比，通過風速歸一化擬合得到來流風剖面.總體而言，現有研究基于風洞試驗和測風塔實測，初步驗證了多旋翼無人機搭載測風儀進行風場測量的可行性.然而，應用多旋翼無人機代替測風塔，對復雜地貌的風剖面和湍流強度進行實測的研究仍很少.

本文采用兩臺搭載超聲風速儀的六旋翼無人機測風系統對海島地區近海岸、農業溫室基地以及密集建筑群等典型地貌的風場進行現場實測.基于風洞試驗得到的修正系數，對無人機實測數據進行修正；通過歸一化計算，擬合出多類典型地貌的來流風剖面和湍流強度剖面；分析不同測點上空風場受地表粗糙度的影響，并將實測結果與相關風荷載規范和標準進行對比；在驗證無人機測風可靠性的基礎上，獲得熱帶海島地區多類典型地貌的風場參數.

1 實測概況

1.1 實測場地

如圖1 所示，實測場地位于?？谑泻５閸u，實測區域包括一處近海岸、一處農業溫室基地和兩處密集建筑群，分別代表幾類較為典型的地貌類別，以研究地面粗糙度對風場的影響.

圖1 實測場地Fig.1 Test site

實測海岸為海甸島西海岸，西面臨海，東面為開闊平坦空地，選取風向較穩定（變化幅度在7°內）的偏西風對海面風場進行實測.依據《建筑結構荷載規范》（GB 50009—2012）［22］對地面粗糙度類別的分類標準，實測場地為典型A類場地.

實測農業溫室基地位于海南大學海甸校區內，如圖2 所示，基地尺寸為175 m×125 m，分布有密集溫室群，各類溫室高度為5～7 m，呈帶狀分布，相鄰溫室之間相距2～3 m.依據《建筑結構荷載規范》（GB 50009—2012）［22］對地面粗糙度類別的分類標準，大致屬于B 類場地.基地東側為田徑場；北部為海洋學院五層辦公樓和高為5～7 m的樹林；西側為池塘，地貌空曠平坦；南部零星分布有3 m高的工作間、2 m 高的果樹和0.5 m 高的蔬菜地.實測期間風向較穩定，為偏東風（變化幅度在10°內）.

圖2 農業溫室基地及周圍環境Fig.2 Agricultural greenhouse base and surrounding environment

考慮實測期間主導風向為偏東風（風向較穩定，變化幅度在7°內），選取以下兩處密集建筑群進行實測：一是密集溫室群以北約200 m 處，高層建筑農科樓以東的區域；二是密集溫室群東南方向約460 m處，高層建筑研發樓以東的區域.如圖3 所示，農科樓和研發樓以東2 km 范圍內的建筑物分布較為密集，且基本為多層和高層建筑.依據《建筑結構荷載規范》（GB 50009—2012）［22］對地面粗糙度類別的分類標準，大致屬于C類或以上場地.

圖3 農科樓和研發樓以東地貌Fig.3 The landscape on the east side of agricul science building and R&D building

1.2 實測系統

如圖4 所示，實測系統由兩臺型號為 DJI M600PRO 的六旋翼無人機、兩臺超聲風速儀、無線電臺和地面電腦接收端組成，能夠進行風數據的實時采集、傳輸和存儲.無人機飛行時的外形尺寸為1 668 mm×1 518 mm×727 mm，載重為6 kg，續航時間約為30 min，能夠抵抗7 級風力，懸停精度高（垂直±0.5 m，水平±1.5 m），穩定性強，這些均為無人機搭載風速儀進行測風提供了保障.

圖4 實測系統Fig.4 The measurement system

為盡可能減小無人機旋翼轉動對風速儀測量造成的干擾，根據李正農等［19］的試驗結果，在無人機中心上方20.2 cm（0.53 倍旋翼直徑）處安裝風速儀，且風速儀與旋翼中心水平距離為53 cm.規定正北方向來風時，風向角為0°，正東方向來風時，風向角為90°，按順時針方向類推.無人機A 和B 分別搭載SA210、FT205 二維超聲風速儀，采樣頻率分別為1 Hz、10 Hz，風速儀的相關參數見表1.

表1 風速儀相關參數Tab.1 Related parameters of anemometer

為確保風速儀測風的準確性，在實測前，通過風洞試驗對兩臺超聲風速儀進行二次標定（出廠已標定）.如圖5 所示，將TFI Series 100 眼鏡蛇探頭和超聲風速儀分別固定在同一高度，選取4 m/s、6 m/s、8 m/s和10 m/s共4個風洞控制風速進行測量，由表2可知，兩臺超聲風速儀與眼鏡蛇探頭所測風速值吻合較好，誤差（與眼鏡蛇探頭所得結果相比）均小于0.5%，認為兩臺超聲風速儀的測量數據準確.

表2 風速標定結果Tab.2 Results of wind speed calibration

圖5 標定風速儀的風洞試驗Fig.5 Wind tunnel test of calibrated anemometer

1.3 實測方案

采用雙無人機測風的基本原理為：在相同風向下，無人機A 懸停于某一高度作為參考點，無人機B移動測量其他各個高度處的風數據，通過對同一時距內兩臺無人機的實測結果進行歸一化處理，近似得到相同時刻的風剖面［21］.為探究雙無人機實測系統對特定區域風場測量的可行性，選取海島地區幾類具有典型地面粗糙度的地貌進行測風研究.實測高度范圍均為近地面10～120 m，以10 m 為間距，總共12 個高度，各高度采集10 min 數據.實測時，無人機A 懸停于100 m 處作為參考點，無人機B 移動測量.為保證實測結果可靠性，選取風向穩定階段實測.在海岸實測時，選取從海面吹向海岸的偏西風對海面風場進行實測.農業溫室基地和兩處密集建筑群在實測期間主導風向均為偏東風.如圖2 所示，為細致考慮地面粗糙度對近地面風場的影響，在溫室基地均勻布置了9 個測點，分別位于基地迎風上方、中部和尾部.在實測農科樓和研發樓東側密集建筑群的來流風剖面時，應使無人機從樓前空地起飛以避免其與高層建筑相撞.

2 數據前處理

2.1 實測風速修正

多旋翼無人機測風時，機身的抖動與傾斜會影響風速儀的測量精度.李正農等［19］和吳紅華等［20］通過推算不同來流風速下無人機的機身傾角開展風洞試驗研究，結果表明：機身傾斜使得無人機測風系統測得的風速偏大，需要對無人機實測風速進行修正；而機身傾斜對風向角基本無影響.總結風洞試驗結果，得到各風速區間內的修正系數β，見表3，實測風速的修正公式如下：

表3 機身傾角引起的風速修正系數Tab.3 The wind speed correction coefficient caused by inclination of fuselage

式中：為修正的風速時程；uz(t)為無人機系統測得的原始風速時程；β為修正系數.

為說明無人機實測數據的修正過程，以無人機B 在70 m 高度所測得的10 min 風速時程為例，利用表3 中修正系數對實測風速數據進行機身傾斜修正.由圖6 可知，修正后的風速時程與原始風速時程的趨勢大體相似，但是峰值和部分瞬時值明顯減小.表4 給出了修正前后的相關參數，結果表明：機身傾斜導致平均風速、X方向分量均值和Y方向分量均值的相對誤差為2.046%和2.463%；機身傾斜導致平均風向的絕對誤差僅為0.048°，相對誤差僅為0.047%，即機身傾斜對風向的影響很小.

表4 修正前后相關風參數Tab.4 Related wind parameters before and after correction

圖6 機身傾斜修正前后風速時程Fig.6 Wind speed time history before and after correction of wind speed caused by fuselage tilt

2.2 實測湍流強度修正

在實測過程中，一方面在風速突變時，無人機為維持飛行穩定性會實時進行必要的姿態調整，使個別瞬時風場數據偏差較大，增大數據時程的波動性；另一方面信號的無線傳輸有可能產生個別“野點”，導致數據時程的波動性增大.此外，吳紅華等［20］對比無人機測量結果與測風塔實測結果，發現無人機測得的湍流強度明顯大于測風塔實測值.因此，需要修正無人機測得的湍流強度.五點滑動平均法是一種算法簡便且計算量小的平滑預測方法［23］，因此，采用五點滑動平均法修正實測湍流強度.

對已經過機身傾斜修正和分解的X、Y方向風速分量時程進行滑動平均處理，結果如圖7 和表4 所示.表4中Uz為z高度的平均風速；φz為z高度的平均風向角；為z高度x方向風速分量平均值；為z高度y方向風速分量平均值；σz，x為z高度x方向風速分量時程標準差；σz，y為z高度y方向風速分量時程標準差；Iz，x為z高度x方向湍流強度；Iz，y為z高度y方向湍流強度.從圖7 和表4 可知，經過滑動平均法處理后，風速時程的波動性顯著減小；滑動平均法對平均風速、平均風向以及風速分量均值均沒有影響，但是能夠明顯削弱湍流強度，有效消除風速時程樣本中部分“野點”的影響.

圖7 滑動平均處理前后的風速風向時程Fig.7 Wind speed and direction time history before and after moving average correction of UAV data

采用五點滑動平均法處理后的風向時程可由公式（2）反演得到，如圖7（c）所示.

式中：為滑動平均處理后的反演風向時程；、分別為滑動平均處理后X、Y方向風速分量時程.

2.3 風剖面和湍流強度剖面計算理論

2.3.1 風剖面計算理論

不同時刻某一高度處的風速和風向可能不同，因此采用不同時刻多個高度的風速測量值擬合風剖面會產生較大誤差.然而，在同一時刻，兩臺無人機只能分別測量兩個高度的風速.為確保風剖面測量的準確性，選取實測期間風向穩定階段，并利用第1.3 節中雙無人機測風的基本原理，將無人機測得的10～120 m 范圍內各個高度風速值進行歸一化處理，近似得到同一時刻下所有高度的風速值.具體為：設t1時刻無人機A 在100 m 高度處測得風速UA，100-1為參考歸一化風速，之后任意高度的實測時刻為t2，則在t2時刻高度z處無人機B 測得的風速為UB，z-2，無人機A 在100 m 參考高度處測得的風速為UA，100-2，從而在高度z處無人機B 測得相對t1時刻的歸一化風速UB，z為：

2.3.2 湍流強度剖面計算理論

由于無法同時測量10～120 m范圍內所有高度的湍流強度，因此，采用與風剖面類似的歸一化處理方法將無人機A、B 在各個高度測得的湍流強度歸一化到同一時刻.設t1時刻無人機A 在100 m 高度處測得湍流強度IA，100-1為參考歸一化湍流強度，之后任意高度的實測時刻為t2，則在t2時刻高度z處無人機B 測得的湍流強度為IB，z-2，無人機A 在100 m 參考高度處測得的湍流強度為IA，100-2，從而在高度z處無人機B測得相對t1時刻的歸一化湍流強度IB，z為：

針對順風向湍流強度的描述，《建筑結構荷載規范》（GB 50009—2012）［22］給出的計算公式為：

式中：I10為10 m 高度處的名義湍流強度；α為地面粗糙度指數.

3 實測結果分析

3.1 風剖面

指數律是一種描述風剖面的簡便方法，《建筑結構荷載規范》（GB 50009—2012）［22］、AIJ-2004［24］、ASCE/SEI 7-16［25］等規范均采用指數律，其通過地面粗糙度指數來評價場地的地表粗糙程度.在氣象學中，對數律模型常用來描述大氣邊界層風剖面，歐洲規范［26］也采用對數律模型，其通過地面粗糙度長度來反映場地的粗糙程度.將無人機測風系統獲得的實測數據按第2 節中的相關方法進行修正和歸一化處理后，分別采用指數律模型和對數律模型進行海島典型地貌的風剖面擬合.

以農業溫室基地測點1為例，表5列出了無人機實測得到的12 個高度的平均風速、風向、湍流強度以及所有高度在同一時刻的歸一化值.結果表明，實測期間平均風向基本在86°～96°，風向比較穩定，接近東風.如圖8 所示，將各個高度歸一化風速值代入指數律和對數律公式中，分別擬合出測點1 的地面粗糙度指數α=0.170 6，摩擦速度u*=0.414 8 m/s，地面粗糙度長度z0=0.106 9 m.根據同樣的方法依次求得海島地區典型地貌各測點的地面粗糙度指數、摩擦速度和地面粗糙度長度，如表6 所示，所有測點的擬合相關系數R2均大于0.96，擬合效果很好.

表5 測點1實測結果Tab.5 The measured results at point 1

表6 風剖面擬合結果Tab.6 Fitting results of wind profile

圖8 測點1實測結果與擬合結果Fig.8 Measured results and fitting results at point 1

3.1.1 指數律擬合

如表6 所示，近海岸所處地形平坦，實測地 面粗糙度指數為0.117 9，與《建筑結構荷載規范》（GB 50009—2012）［22］中典型A 類場地的α值和場地特征均吻合，驗證了無人機測風系統的可靠性和準確性.農業溫室基地各測點的地面粗糙度指數在0.170 6～0.189 6，均值為0.180 6，處于《建筑結構荷載規范》（GB 50009—2012）［22］中B 類和C 類場地之間.農業溫室基地中測點5 的α值最大，為0.189 6，測點1 的α值最小，為0.170 6，這與測點所處位置的環境有關.結合圖2 分析可知，測點5 位于溫室基地中央，地形較為復雜，來流風受地面溫室建筑和障礙物干擾較大；測點1 位于溫室基地迎風邊緣，東側為田徑場，東側來流經過田徑場所受干擾較小.在溫室基地實測范圍內，東部迎風邊緣測點1、2、3的α平均值為0.172 3，中部測點4、5、6 的α平均值為0.185 6，尾部邊緣測點7、8、9的α平均值為0.184 0，即溫室基地中部的地面粗糙度最大，尾部位置次之，東部迎風邊緣粗糙度最小.兩處密集建筑群（農科樓和研發樓以東區域）的地面粗糙度指數達到0.27 以上，處于《建筑結構荷載規范》（GB 50009—2012）［22］中C 類和D 類場地之間.結合圖3 分析可知，農科樓以東建筑群分布有教學樓、實驗樓和辦公樓等多、高層建筑，研發樓以東建筑群主要分布有多層學生宿舍樓和教師公寓等建筑，因此，兩處密集建筑群來流風剖面的α值比其余兩處地貌明顯更大.

圖9 所示為各類地貌下的實測風剖面和指數律擬合曲線.為便于對比，同時給出采用指數律的我國［22］、日本［24］和美國風荷載規范［25］在相應地貌下的風剖面.結果表明，近海岸實測風剖面與日本規范Ⅰ類地貌在10～60 m高度內偏差較大，與美國規范D類地貌在20～50 m高度內存在一定偏差，整體與我國規范A 類地貌最為吻合.為描述溫室基地內風場特性，選取基地中心測點5 作為代表性測點分析.溫室基地內實測風剖面處于我國和美國規范的B 類和C 類地貌之間，與美國規范的B 類地貌偏差最大，整體與日本規范的Ⅲ類地貌最為吻合.研發樓以東實測風剖面處于我國規范的C 類和D 類地貌之間，與日本規范的Ⅳ類地貌在20～100 m 高度內吻合較好，整體與美國規范的B 類地貌最為吻合.農科樓以東實測風剖面與我國規范的D類地貌在30～120 m高度內吻合較好，與日本規范的Ⅳ類地貌在20～120 m 高度內吻合較好，整體與美國規范的B類地貌較接近.

圖9 風剖面實測結果、擬合結果與規范對比Fig.9 Comparison of measured results，fitting results and standard values of wind profiles

3.1.2 對數律擬合

如表6 所示，摩擦速度u*和地面粗糙度長度z0隨場地粗糙度增大而提高，即兩處密集建筑群的擬合系數最大，溫室基地次之，近海岸最小.近海岸實測摩擦速度u*為0.170 4 m/s，地面粗糙度長度z0為0.006 8 m，處于歐洲規范0 類（z0=0.003 m）和Ⅰ類（z0=0.01 m）場地之間，處于澳大利亞/新西蘭規范［27］1類（z0=0.002 m）和2 類（z0=0.02 m）場地之間，符合平坦開闊地貌的粗糙度.農業溫室基地各測點u*在0.414 8～0.518 0 m/s 之間，均值為0.450 0 m/s；z0在0.106 9～0.183 9 m 之間，均值為0.153 3 m，處于歐洲規范Ⅱ類（z0=0.05 m）和Ⅲ類場地（z0=0.3 m）之間，處于澳大利亞/新西蘭規范［27］2.5 類（z0=0.063 m）到3 類（z0=0.2 m）場地之間.和指數律擬合規律類似，測點5位于溫室基地中央，摩擦速度和地面粗糙度長度最大，測點1 位于溫室基地迎風邊緣，摩擦速度和地面粗糙度長度最小.在溫室基地實測范圍內，東部迎風邊緣測點1、2、3的u*平均值為0.418 8 m/s，z0平均值為0.117 9 m，中部測點4、5、6的u*平均值為0.485 5 m/s，z0平均值為0.170 3 m，尾部邊緣測點7、8、9 的u*平均值為0.445 6 m/s，z0平均值為0.171 7 m，即溫室基地東部迎風邊緣的摩擦速度和地面粗糙度長度較小，中部和尾部較大.兩處密集建筑群（農科樓和研發樓以東區域）u*均值為0.645 8 m/s，z0均值為0.867 6 m，接近歐洲規范Ⅳ類（z0=1.0 m）場地，處于澳大利亞/新西蘭規范［27］3 類（z0=0.2 m）和4 類（z0=2.0 m）場地之間.

圖10 為各類地貌下的實測風剖面和對數律擬合曲線，為便于對比，同時給出指數律擬合曲線和采用對數律模型的歐洲風荷載規范［26］在相應地貌下的風剖面.結果表明，近海岸風剖面的指數律和對數律擬合效果均比較好，實測風剖面與歐洲規范的Ⅰ類地貌也吻合較好.在溫室基地內部及研發樓和農科樓以東區域，風剖面的指數律擬合效果比對數律擬合效果要好.溫室基地內部實測風剖面與歐洲規范的Ⅲ類地貌吻合較好，研發樓和農科樓以東區域實測風剖面均與歐洲規范存在一定偏差.綜合指數律和對數律擬合與分析結果，近海岸風剖面采用指數律和對數律模型均可，實測風剖面與我國規范的A類地貌、歐洲規范的Ⅰ類地貌均吻合較好；溫室基地內部風剖面采用指數律模型，實測風剖面與日本規范的Ⅲ類地貌吻合較好；研發樓和農科樓以東區域的風剖面采用指數律模型，實測風剖面與美國規范的B類地貌吻合較好.

圖10 實測結果風剖面的對數律擬合結果Fig.10 Logarithmic law fitting results of measured wind profiles

3.2 湍流強度剖面

圖11 所示為各類地貌下的實測湍流強度剖面和各國風荷載規范［22，24-26］在相應地貌下的湍流強度剖面.結果表明，實測順風向湍流強度隨高度增加而減小.近海岸實測湍流強度比現有規范值明顯要小，其中，與日本規范Ⅰ類地貌偏差最大，與我國規范A類地貌偏差最小.溫室基地內實測湍流強度處于我國規范C 類和D 類地貌之間，美國規范B 類和C 類地貌之間，歐洲規范Ⅱ類和Ⅲ類地貌之間，整體與日本規范Ⅲ類地貌吻合較好.研發樓和農科樓以東區域實測湍流強度均處于我國規范C 類和D 類地貌之間；與美國規范B 類地貌相比，實測湍流強度在40 m以下偏大，40 m 以上顯著偏?。慌c歐洲規范Ⅲ類地貌相比，在80 m 以下顯著偏大，80 m 以上偏??；實測湍流強度整體與日本規范Ⅳ類地貌偏差較小.

圖11 湍流強度剖面擬合結果Fig.11 Fitting results of turbulence intensity profile

由以上可知，現有風荷載規范難以很好地描述各類地貌下湍流強度隨高度的變化規律.因此，采用公式（5）對實測湍流強度剖面進一步擬合，擬合參數見表7.結果表明，通過湍流強度擬合的地面粗糙度指數與通過風剖面擬合的結果吻合較好，各測點的地面粗糙度指數隨場地差異的變化趨勢也與通過風剖面擬合的規律一致，再次驗證了無人機測風系統的準確性.擬合得到近海岸的名義湍流強度Iu，10為0.115 3，與《建筑結構荷載規范》（GB 50009—2012）［22］中典型A 類場地值吻合.農業溫室基地各測點的Iu，10為0.202 2～0.240 7，均值為0.228 4，接近《建筑結構荷載規范》（GB 50009—2012）［22］中C 類場地值.兩處密集建筑群（農科樓和研發樓以東區域）的Iu，10均值為0.339 4，接近《建筑結構荷載規范》中D 類場地的規定值.

表7 湍流強度實測結果、擬合結果與規范對比表Tab.7 Comparison of measured results，fitting results and standard values of turbulence intensities

4 結論

本文基于兩臺搭載超聲風速儀的六旋翼無人機測風系統，開展熱帶海島地區近海岸、農業溫室基地以及密集建筑群等典型地貌的風場實測，獲得的風場特性能為熱帶海島地區工程結構的抗風設計提供依據.研究成果為復雜地貌的風場觀測、風環境評估與風能資源利用提供了新思路.主要結論如下：

1初步驗證了雙無人機測風系統的可靠性.

2）指數律擬合的地面粗糙度指數α隨場地粗糙度增大而提高.熱帶海島地區近海岸、農業溫室基地、密集建筑群的α分別約為0.117 9、0.180 6、0.27.

3）對數律擬合的摩擦速度u*和地面粗糙長度z0隨場地粗糙度增大而提高.熱帶海島地區近海岸u*為0.170 4 m/s，z0為0.006 8 m，農業溫室基地u*為0.445 m/s，z0為0.153 3 m，密集建筑群u*為0.645 8 m/s，z0為0.867 6 m.

4）熱帶海島地區近海岸風剖面可采用指數律或對數律模型描述，且與我國規范A 類、歐洲規范Ⅰ類地貌的規定值均吻合較好；溫室基地內部風剖面可采用指數律模型描述，且與日本規范Ⅲ類地貌的規定值吻合較好；密集建筑群風剖面可采用指數律模型描述，且與美國規范B類地貌的值吻合較好.

5）實測順風向湍流強度隨高度增加而減小.近海岸湍流強度比現有規范明顯要小；農業溫室基地湍流強度與日本規范Ⅲ類地貌值吻合較好；密集建筑群湍流強度與日本規范Ⅳ類地貌值偏差較小.

6）通過湍流強度擬合的地面粗糙度指數與通過風剖面擬合的結果吻合較好，近海岸名義湍流強度Iu，10與我國規范A 類場地值吻合；農業溫室基地Iu，10接近我國規范C 類場地值；兩處密集建筑群的Iu，10接近我國規范D類場地值.