基于GWR的特大山地城市热力景观及其影响因素研究——以重庆市南岸区为例

以重庆市南岸区为例,基于TM遥感影像反演的地表温度数据,提出以等温斑块为研究载体的城市热环境中的热力景观格局及与自然因素的关系研究方法,以期为城市热环境的相关研究提供一种思路。结果表明:南岸区共形成2204块热力图斑,热力斑块平均面积为0.12 km^(2),平均周长为3.33 km,地表温度高值区域热力等级由中心向外递减,地表温度低值区域热力等级由外向内递增;南岸区热力景观在数量、形状与结构上的表征指数在空间上具有正相关关系,且高值与低值聚集现象明显,PD、LSI指数的聚集情况较为一致,AI指数的高值与低值聚集区域与PD、LSI在空间上呈现相反态势;基于GWR的拟合结果表明,在绿度越低、湿度越小、越为平坦的区域热力景观越为密集,在绿度越高、湿度越大、越为平坦及干度越大的区域热力景观形状越为复杂,在绿度越低、湿度越小、越为平坦及干度越大的区域热力景观分布越集中。研究结果为改善城市热环境以及提高城市居住适宜度提供依据,也对等温斑块应用于城市热环境热力景观格局进行探索,为以后类似研究提供参考。

城市地表热力景观格局时空演变——以长春市为例

城市热环境问题是城市气候和区域气候研究中的热点,其对城市空气质量和公共健康等有着深远影响,严重威胁城市的可持续发展。以长春市为例,基于3期Landsat ETM+影像数据(2006、2010和2014),应用覃志豪单窗算法和线性光谱混合模型获取长春市区夏季地表温度、长春市不透水面盖度和植被覆盖率,构建热力景观动态度指数,分析了2006—2014年长春市热力景观格局的时空变化特征,并探讨地表温度与不透水面盖度和植被覆盖率的关系。结果表明:研究区城市热环境整体呈恶化趋势,地表平均温度年均增长0.15℃;热力景观整体变化更为剧烈,2006—2010年热力景观综合动态度为45.39%,2010—2014年热力景观综合动态度为52.64%;城市地表高温等级热力斑块面积和数量都增大,并向郊区扩张,热力景观整体呈现破碎化;低温等级为长春市变化最为剧烈的地表温度等级,城市地表热力性质复杂化。此外,统计分析表明:长春市的不透水面每增加1%,地表温度上升0.06—0.07℃;植被覆盖率每增加1%,地表温度下降0.07—0.08℃,植被对地表温度的影响力大于不透水面。

北京地区热力景观格局及典型城市景观的热环境效应

城市热环境是城市生态环境中的一个重要指标,将景观生态学理论融入到热环境研究中,尝试探讨北京地区热力景观格局及城市公园、道路景观的热环境效应。地表温度反演是分析热力景观格局及典型城市景观热环境效应的前提,论文以北京地区为例,首先利用两景ASTER影像数据采用TES算法定量反演地表温度。通过半变异函数分析地表温度空间异质性,确定最大采样尺度,然后在景观统计软件Fragstats中,计算不同粒度下的景观格局指数,分析热力景观格局及其尺度效应。通过景观斑块特征分析和缓冲区分析,探讨公园景观斑块、道路景观廊道特征的热环境效应。总体上公园景观对应的平均温度随着公园面积、边界长度的增加而减小,随着公园周长面积比增大而增大;随着距离公园渐远,地表温度升高,且升温趋势变缓。随着道路密度增加,道路平均温度显著升高,标准差显著降低,道路密度等级与道路平均温度的相关系数达到0.8021;随着距离道路中心线距离增加,缓冲区内的平均温度略有下降,但变化微弱。因此,应充分重视公园景观在缓解城市热环境方面的作用,合理布局城市道路。

长沙市热力景观空间格局演变分析

城市热环境是城市生态环境效应研究的热点之一,其演变规律的研究为缓解城市热岛带来的负效应、促进城市可持续发展提供依据。以2004年和2010年Landsat7 ETM+遥感影像数据和土地利用现状数据为数据源,在地表亮度温度反演的基础上,运用景观指数并结合GIS空间分析技术,采用移动窗口和梯度分析结合的方法,分析2004—2010年长沙市中心城区热环境的空间格局动态变化,通过分区统计法分析了不同热力景观等级下不同城市景观的空间格局变化,从景观尺度上阐明城市景观类型组成和空间格局与地表温度空间分异之间的关系。研究结果表明:2010年热岛区域扩大且更加分散,面积比2004年增加15.01km2,新增区域主要分布在金霞、岳麓和星沙的新兴工业园区;中心城区热力景观格局在景观水平上具有明显的空间分异特征,在从中心位置到偏北、偏东和偏南方向上,热力景观从市区向周边郊区呈现破碎化、多样性递增、形状复杂化,而从中心位置到偏西方向上与之相反;景观类型组成和空间布局对地表热环境产生不同影响,耕地、林地在热力景观内的优势度越大、分布越集中,地表降温效果越显著;反之,建设用地斑块越大、凝聚程度越高、形状越规整,地表温度越高,热岛效应显著。

城市热力景观格局季节变化特征分析及其应用

热岛效应是城市发展过程中所产生的特有的环境问题,已经成为一种城市环境公害,对其形成和演变规律的研究有助于人们提出有效的应对措施。热力景观是分析城市热岛空间格局的一种新方法。以厦门为研究对象,利用2002年1、2、3、8、12月的Landsat ETM+影像数据进行地表温度反演,在此基础上使用景观格局指数分析厦门城市热力景观格局的季节变化特征。结果表明:厦门城市热岛在夏季(8月)最强,春秋次之,冬季(1月)最弱。该变化特征是城市地表吸收太阳辐射和人为废热排放随季节变化的共同结果。应用该方法对2002年厦门热污染源进行调查,发现当年共有热污染源26个,其中工业热污染源18个。该研究可为环保、能源等部门乃至于整个城市的规划管理提供有力的决策依据。

京沪穗三地近十年夜间热力景观格局演变对比研究

城市热环境是城市生态环境的重要方面,它与城市气候、城市生态、城市灾害有着重要的联系。以北京、上海、广州三地为研究区,选取近10年MODIS的夜晚地表温度(LST)产品MOD11A2,分别采用质心迁移、景观格局指数、空间自相关方法研究京沪穗三地近10年的不同等级热力景观质心迁移演变、格局变迁和空间集聚特征。主要结论为:三地热力景观随郊区向市中心趋近,体现了由低温区、次中温区向中温区、次高温区、高温区过渡的趋势;三地的中温区所占比例最大,城市热力景观破碎度三地中上海市最高,5种热力景观比较,次中温区和高温区的破碎度最高;城市热力景观离散度三地中北京市最高,低温区和高温区的离散度较高。热环境空间自相关分析表明三地均以高温-高温区,低温-低温区集聚为主,北京、广州高温-高温区分布于南部,且集中成片分布,而上海市高温-高温区分布比较离散,相对较为复杂。从分布面积来说,10a中北京、上海表现为先减少后增加,而广州则持续减少。总体而言北京热环境恶化,而广州、上海热环境有所好转。

土地利用多样性与热力景观多样性的特征分析

运用landsat8影像,采用监督分类的方法得出河南3个样区的土地利用分布情况,采用单窗算法反演地表温度,将景观指数应用于分析土地分类结果以及热力景观特征分析中,并且在1 km网格尺度下,将多样性方法应用于土地利用和城市热环境的研究,探究其空间分布规律以及两者之间的相互关系;以豫北、豫中、豫南3个不同生态环境条件样区为例,探讨3种不同土地利用模式下的热力景观空间离散性特征。研究发现：豫北样区热力景观构成组分多样性、土地利用构成组分多样性分别是0.924、0.562,豫中样区分别为0.815、0.513,豫南样区分别为0.833、0.547,可以得出土地利用分布越均匀程度越大,热力景观的分布就越均匀;水域的用地表现多为低温区,建筑用地则多表现为高温区,水域用地的平均气温比样区平均气温气温低2.6~5.32℃;水域用地空间分布多样性越大的样区,该样区的热环境效应越不明显;建筑用地空间分布多样性数值越高的样区,该样区的热环境效应越明显;研究结果表明,城镇化进程中土地利用方式的转变直接导致了区域生态环境的变化,热环境效应便是其中之一。将多样性研究方法引入到土地利用的热力景观中具有可行性,并且对城市规划、土地管理具有重要的参考价值与实际意义。

西咸一体化驱动的咸阳市热力景观格局时空分异分析

以西咸一体化进程为驱动,以咸阳市1988~2019年热力景观格局时空分异演变特征为研究对象,以多时相、多源异构数据为支撑,采用单窗算法反演得到了多时相热环境数据,结合景观生态学理论,运用斑块总数等景观指数及空间格局移动轨迹方法对咸阳市31年间的热力景观格局时空演变特征进行了剖析.结果表明:(1)咸阳市31年间热力景观类型中常温区占主导地位,年均占有率为70.1%;(2)常温区景观类型变幅最大,31年间累计减少104.65 km^(2);其次是热岛区,31年间累计增加99.5 km^(2);变幅最小的是强绿岛区,31年间累计减少2.24 km^(2);(3)热力景观指数分析表明:31年间咸阳市整体热力景观斑块形状复杂度降低,斑块趋于规则化.究其原因是城市化进程导致城市用地类型占主导地位及大规模城镇化建设过程区域完成所致.(4)咸阳市热岛景观和强热岛景观整体呈现由西南向东北的方向走势.

长沙都市区热力景观空间格局分析

热环境是城市生态系统的重要组成部分,将分形几何学的基本理论引入地表热力景观格局研究,可以量化评价城市热环境状况。以长沙都市区为例,利用TM热波段反演得到地表温度,并将其分为强热岛、弱热岛、常温区、弱冷岛和强冷岛5种热力景观类型,分别采用standard法和moving window法分析了都市区热力景观空间格局,然后用边界维数D和稳定指数SK定量化地描述了热力景观格局的复杂度与稳定性。结果显示:常温区是热力景观基质,而热岛景观已是春季城市热场重要特征;景观梯度变化在南北和东西两条样带上均呈现由市区向乡村骤变的特征,并伴有不同幅度的波动;热力景观边界维数D复杂度排序为:常温区>弱热岛>弱冷岛>强热岛>强冷岛,稳定性指数SK排序与之相反。

成都市热力景观空间格局分析

城市热力景观空间格局是城市附属物和城市活动性在热场方面的综合表现。使用2008年11月23日的Landsat5/TM数据,将第6波段反演为亮温,并按温度值的高低把热力景观分为7个类型;借鉴景观生态学的原理和方法,以破碎度指数、多样性指数、均匀度指数和优势度指数为评价指标,对成都市三环路内约200km2热力景观空间格局的研究结果表明:5个行政区的热力景观格局指数存在显著差别,如锦江区的破碎度指数最大,为0.924,成华区的最小,为0.559,指数大小与城市热力景观类型的分布特点密切相关。这些结果对于分析和研究城市整体格局、城市规划和环境保护等具有应用意义。

上海市高层建筑的城市热力景观效应研究

以上海市外环线以内为研究区域,运用遥感与地理信息系统技术,建立高层建筑热力景观效应研究的指标体系,分析上海市高层建筑的高度、数量、密度、空间布局形态等对城市亮温的影响,发现高层建筑高度与亮温呈负相关,高度越高,周围的亮温越低;高层建筑集中分布的区域,一般属于亮温的中低温分布区;而高层建筑的数量或密度对热场的影响不大。可见,高层建筑合理布局将有利于减弱城市热场效应。

热力景观在城市生态规划中的应用

本文在引入城市热力景观这一概念来综合反映城市生态环境的基础上，阐述了一种以城市热力景观为背景对城市进行规划的方法：利用生态廊道的传输作用、切割作用、防护作用，以廊道为纽带，以水、路、风、林等贯通性廊道对城市生态环境进行疏导，使生态效应由线向面扩展，用线网结构沟通，从而形成城市生态的优化机制。

合肥市地表温度反演及热力景观格局动态变化研究

以合肥市为研究区,使用Landsat ETM+、Landsat TM遥感数据以及相关的统计年鉴、气象数据,采用单窗算法对研究区地表温度进行反演,得出合肥市地表温度分布图,并对地表温度数据行标准化处理,划分热力景观类型,得到多年的热力景观类型分布图。结合景观生态学方法对景观分类图进行景观指数计算及分析,研究合肥市热力景观格局动态演变过程。结果表明,合肥市1999年、2002年、2006年和2010年都存在明显的热岛效应现象;从2002年到2010年,热岛区域在1999的基础上逐渐扩张,2010年热岛强度整体上有所降低,高温区域比较分散;在斑块类型水平上,中温区、次高温区和高温区的斑块面积比的比重逐年增加,1999年、2002年和2006年低温区为优势热力景观类型,到了2010年则变为中温区;在景观水平上,最大斑块指数逐年减小,研究区域景观不再由少数热力景观类型所控制,simpson多样性指数和均匀性指数逐年增大,热力景观异质性增加;城市化发展等人为因素是热力景观格局演变的主要驱动力。

成都市热力景观空间格局演变趋势初析

城市热力景观空间格局是人类活动与其周围环境相互作用下在热力场中的综合表现。本文基于景观学理论，使用2006年5月19日和2011年5月17日的Landsat-5／TM遥感影像数据，采用均值一标准差法将温度分为5个等级，分别对应于热力景观的5个类型，对热力景观的破碎度、分维数、多样性、均匀度和优势度指数进行计算。结果表明：成都市绕城高速公路内，西南部高温斑块面积明显减小；中等温度一直是研究区的主体，所占比例由2006年的38％增大到48％；东部和东南部由其它类型转化为中温的情况较突出；多样性指数和均匀度指数减小，优势度指数明显增大。分析认为，这些结果与城市发展的特点一致。

济南市南部山区热力景观空间格局

将分形几何学基本理论引入热力景观空间格局分析,借鉴景观生态学研究方法,使用包括济南市南部山区的2013-05-21的landsat-8数据和同时间段MODIS数据,利用劈窗法反演地表温度。在反演地表温度的基础上,采用均值-标准差法,将反演地表温度分为高温、次高温、中温、次低温及低温5个等级,分别对应热力景观的5个景观类型。采用景观生态学中破碎度、分维数、多样性、均匀度和优势度等评价指标。结果表明:济南市南部山区高温区、次高温区、中温区、次低温区及低温区占南部山区面积分别为12.07%、14.64%、36.47%、15.12%、21.70%,各热力景观指数存在明显差异,表明南部山区在热力空间分布上的差异性。

宿迁市城市热环境与热力景观时空分析

为了探讨宿迁城市化进程中热岛景观格局的演变特征,采用1992年、2003年和2014年3期6景Landsat遥感数据,使用单窗算法基于热红外波段反演地表温度,并利用景观格局指数分析宿迁城市热岛景观格局随城市化进程演变的趋势。结果表明,近23 a来宿迁城市热岛效应持续增强,宿迁经济开发区北区、洋河新区等地形成新的高温区域;在类型水平上,城市化高速发展的2003年城市热岛景观格局最为破碎;在景观水平上,热力景观越来越集聚化,异质性增加。

基于Landsat时间序列数据的重庆市热力景观格局演变分析

城市热岛效应是伴随城市化而产生的生态环境问题,研究城市热力景观格局的演变有助于掌握城市热岛效应变化的机制与规律,为城市产业合理布局、城市生态环境改善提供科学的决策支持。以重庆市主城九区为研究对象,基于2001年Landsat7 ETM+、2007年Landsat5 TM以及2014年Landsat8 OLI_TIRS三期遥感影像数据,利用辐射传输方程法和Jiménez-Mu?oz et al.(2014)的分裂窗算法反演地表温度,并在此基础上,计算热力景观格局指数,研究重庆市热力景观格局的演变过程。结果表明,(1)2001—2014年,重庆市主城九区热岛和强热岛景观类型范围不断扩大,热岛效应明显增强,渝中区热岛和强热岛所占百分比最高,江北区、南岸区、九龙坡区和大渡口区的增长速度较快。(2)热力景观类型中热岛面积的增加主要由正常区斑块转化而来,而强热岛面积的增加主要由正常区和热岛斑块转化而来,跨越正常区的斑块转化较难。(3)在斑块类型水平上,热岛与强热岛斑块优势度增大。2001—2014年热岛斑块密度减小3.33,平均斑块面积增大6倍;强热岛斑块密度减少0.65,平均斑块面积增大5倍。热岛和强热岛斑块变得大而集中,破碎度减小。热岛间的连通性与强热岛斑块间的连通性越来越高,连通性指数分别增大了3.51和8.41,强热岛斑块形状的复杂程度逐期变大。在景观水平上,2001—2014年重庆市的斑块数量和斑块密度减小,平均斑块面积增大,热力景观破碎化程度逐渐降低,斑块连通性指数高,均大于99.5。聚合度和均匀度指数分别增大14.85和0.09,像素间聚合成斑块的程度变大且斑块类型面积越来越均匀。由此可见,随着城市的发展,重庆市的热环境问题越来越严重,利用热力景观格局指数分析城市热环境,可了解城市热力景观格局的演变趋势,为热岛的缓解提供理论依据。

三峡库区城市热力景观格局动态变化分析——以重庆市万州区为例

以三峡库区城市——重庆市万州区为研究对象,对不同时相的遥感影像进行地表温度反演,选取景观格局指数分析热力景观格局动态变化,并进行驱动力分析.结果表明:2003—2009年,万州区热岛、强热岛区面积逐年增长,热岛区为景观基质;强绿岛区面积逐年增长.景观最大斑块指数、连通性指数、聚集度指数均逐年降低,景观破碎化程度增大;景观丰富度保持不变趋势,Shannon指数及景观均匀度指数逐年增加,景观多样性、异质性增加.

海口市热力景观时空格局与分异特征

【目的】了解海口市热力景观的时空演变特征,缓解快速城市化引起的城市热环境问题。【方法】以2000、2005、2010、2015和2019年共5期Landsat遥感影像为数据源,采用单窗算法反演地表温度研究热环境时空演变;基于地理信息系统(GIS)平台,结合地统计学和景观格局指数法定量分析城市热岛时空分异特征。【结果】热岛强度等级面积曲线符合正态分布特征,其中较弱冷岛、弱冷岛和弱热岛斑块始终占主导格局;热岛等级中心集中区由西海岸分别向江东新区和西南老城方向扩散转移。温度剖面分析可知:中心城区始终是"高原"区,工业区、美兰机场区域多"高峰"值,大面积水域、林地处通常出现"谷"值。2000-2010年高温区扩张快,热岛斑块不断缩小,大型斑块逐渐分解,斑块形状愈加复杂,热岛效应不断增强;2010-2019年扩张慢,热岛斑块不断扩张,小版块逐渐连接成片,斑块形状变化趋于平稳,热岛效应不断减弱。研究期间,同类别热力斑块连通性始终较高。【结论】海口热力景观演变与城市不同发展阶段相对应,基于等级理论的热力景观格局指数分析,有助理解热力景观的时空演变趋势,为生态可持续城市发展规划提供理论依据。图7表3参20。

城市热力景观布局对热岛效应的影响——以南京为例

使用MODIS的MOD11类型数据得到地表温度。在此基础上采用热力景观学方法,并按温度值高低把热力景观分为7个类型。分析南京地区热岛效应现状与热力景观格局说明,较密的森林与非工业用地是整个热力景观的土地利用基础,南京地区热岛效应虽然明显,但高温区的优势度较小,该结果和热力景观的研究结果为缓解地区热岛效应的对策研究提供了理论依据。