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。

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。

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。

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。

植被覆盖度和归一化湿度指数对热力景观格局的影响——以广州为例

利用LANDSAT-5 TM影像提取地表温度、植被覆盖度和归一化湿度指数(NDMI)等信息,结合景观生态学方法探讨广州市不同区域城市植被和NDMI对地表温度的调节作用.结果表明:植被覆盖度、NDMI和地表温度两两之间有较强的线性相关性,但不同区域植被覆盖度、NDMI与地表温度的相关程度存在明显差异;提高相同植被覆盖度时,中心城区的降温效果最好,其次是处于中心城区北缘的近郊区;不同区域森林公园对周围热环境的影响程度不同,960～1080m缓冲区内平均温度与公园内部平均温度之差分别为4.69℃(白云山)、1.27℃(马仔山)和0.41℃(流溪河);高植被覆盖度可增加热力景观多样性和不同景观之间的结合度,促进低温斑块内部与其他斑块如高温斑块间的能量交换,起到控制热岛效应的效果;增加环境湿度与提高植被覆盖度对热力景观格局所形成的作用相当.

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。

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。

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。

近十年淮南矿区地表热环境时空演变分析

地表温度是描述陆表过程和反映地表特征的重要参数。研究矿区地表温度的时空演变特征,对于理解煤矿开采活动对矿区生态环境的影响具有重要意义。淮南矿区是我国东部典型的高潜水位煤矿区,为了探究该区域地表温度的时空异质性与开采扰动的关系,利用2008-2018年5期Landsat影像进行地表温度的反演和下垫面信息提取,结合热力景观格局指数和城市热岛比例指数的计算,分析近十年来淮南矿区地表热环境的时空演变特征。结果表明:淮南矿区地表温度分布格局及其变化与下垫面结构及其变化密切相关。2008-2018年间,淮南矿区地表温度总体以中温区为主,其次是次低温和次高温区,高温区和低温区面积及其占比相对较低。由于城镇和矿井建设,以及煤矿开采产生的煤矸石堆积和开采沉陷积水,建设用地和水域面积不断增加,植被面积不断减少,相应的低温区、次高温和高温区增长,中温和次低温区减少,总体上城市热岛比例指数不断增加,热岛效应不断加剧;低温区斑块破碎度和复杂度不断减小,优势度不断增大。其他温度级斑块破碎度和复杂度,景观团聚程度和连通性,多样性和均匀度变化分为2008-2013、2013-2015和2015-2018三个阶段,其中2013-2015年人类干扰强度较大,斑块破碎度和复杂度增大,景观团聚程度和连通性,多样性和均匀度减小。研究成果为淮南矿区生态环境的恢复治理和城市产业规划提供了科学依据。

基于Landsat8的东莞市热岛效应研究

以2014年广东省东莞市Landsat 8卫星的热红外波段数据建立模型,反演东莞市地表温度,研究东莞市热岛效应分布情况,从优势度指数、分维数指数和形状指数来分析热力场景观格局,根据热岛效应的不同影响因素分析东莞市热岛现象的成因。结果表明:Landsat 8卫星影像反演2014年东莞市地表温度是可行的;东莞市热力景观以中热岛为主,热岛效应不明显,分布呈西北偏高,中部地区和东南区域偏低;热力景观斑块较复杂、热力场呈条带状零星分布;受绿化、水体影响区域的热岛强度较小,而受人为热源、道路、城市下垫面和建筑等因素影响的区域,热岛强度较大。