我国东北严寒地区气候严寒、经济发展相对缓慢,导致村庄建设发展滞后,尚存在建筑高能耗低舒适、整体环境相对较差等影响人居环境的诸多问题。东北地区是我国主要的农业基地,迫切需要对该地区的村庄建设及环境改善进行有针对性的深入研究,以切实提高东北农民的居住生活水平。为了贯彻“美丽宜居村庄”的建设理念,改善东北严寒地区村庄极为恶劣的物理环境,本文依托于“十二五”国家科技支撑项目“严寒地区村镇气候适应性规划及环境优化技术”(2013BAJ12B02),通过对东北严寒地区村庄的大量走访调研和客观测试,剖析村庄在物理环境发展方面的现存问题与客观需求,从东北村庄的实际情况出发,以营造村庄舒适环境为目标,对东北严寒地区村庄的物理环境进行了系统研究,以期提出切实可行的有利于调节村庄物理环境的规划方法与设计策略,并希望能为该领域的后续深入研究奠定基础。首先,利用统计分析方法确定物理环境构成因子权重及其与影响因子之间的交互关系,为模型优化奠定基础。综合声、光、热三个物理环境要素,提炼出东北严寒地区村庄物理环境构成因子与影响因子,运用统计学主成分分析方法,对物理环境构成因子与影响因子进行系统分析,构建东北严寒地区村庄物理环境综合评价模型,确定影响因子与构成因子之间的交互关系。其次,运用正交试验法设计优化试验方案,结合计算机软件模拟,判断规划设计要素对单一物理指标影响的显著性,并依据指标权重进行整体物理环境最优方案权衡判定。根据物理环境因子分析结果与村庄调研获得的数据信息,采用正交试验法,构建了包含13个主要规划设计要素且均满足光环境要求的试验方案,并分别对其进行热环境与声环境计算机软件仿真模拟和优化结果验证,根据获得的相应数据,对设计因素的影响程度进行显著性划分,并结合因子权重,权衡判定最终物理环境优化设计方案,从而为进一步研究设计策略奠定基础。综合以上研究结果,结合东北严寒地区村庄特点,协调村庄声、光、热环境、冬季与夏季气候特征、村庄经济技术条件以及农民需求等之间的矛盾,从宏观(村庄空间形态设计)与微观(院落内部空间设计)两个层面提出相应的村庄物理环境优化设计方法与策略,并通过计算机模拟仿真技术验证物理环境优化设计策略的有效性,为东北严寒地区村庄建设提供理论指导。本文的创新成果如下:基于对东北严寒地区村庄物理环境的客观调研测试、数据统计分析、系统分析与优化模拟试验等,分别构建了适用于夏季及暖过渡季、冬季与寒过渡季的物理环境构成因子综合评价模型;揭示了物理环境构成因子与影响因子之间的辩证关系与影响规律,提出村庄物理环境优化设计方法;从宏观层面与微观层面,提出了基于物理环境优化的多层级东北严寒地区村庄规划设计策略,以指导东北严寒地区村庄规划设计和物理环境改善设计,为东北严寒地区美丽宜居村庄的建设及物理环境的改善与发展,以及后续严寒地区村庄物理环境的相关研究提供理论基础与技术支持。