1989~2015年海口城市热环境与景观格局的时空演变及其相互关系

利用1989,1999,2007和2015年的4期Landsat 5TM/8OLI-TIRS遥感数据,综合应用遥感、地理信息系统、景观生态学和统计分析相结合的方法,探讨海口城市热环境与景观格局的时空演变关系.结果显示,1989~2015年间,海口城市陆地表面温度（LST）总体呈逐步上升的趋势.城市热岛面积逐步扩大,空间质心向西南方向转移,且在2007年以后转移速率明显加快;冷岛质心则向东部生态核心区转移.城市LST较高的区域往往与不透水表面分布一致,较低的LST与绿地或水体分布一致.4期绿地的平均LST比不透水表面低4.17℃,其中2015年绿地景观类型百分比（PLAND）每增加10%导致LST下降0.57℃;不透水表面每增加10%,LST则上升0.78℃.不同时期绿地和不透水表面的平均LST与PLAND、最大斑块指数（LPI）、聚集度指数（AI）均表现为一致的极显著相关关系,且相关性逐年增强,其中绿地为负相关,不透水表面为正相关;景观斑块的大小和聚集程度对城市LST有较大影响.研究结果可以拓展对城市热环境与景观格局时空演变关系的认识,为城市规划和决策者提供参考.     

基于热红外遥感数据和光谱混合分解模型的城市不透水面估算

不透水面的迅速增长是城市化的显著特征之一,针对大范围的城市监测,运用遥感技术迅速提取城市不透水面是当前国内外研究的热点。论文选用Landsat 7的ETM+影像,基于光谱混合分解模型,结合热红外遥感数据反演生成的地表温度,研究杭州市的不透水面分布信息的提取。通过高、低反照率、植被及土壤4类光谱端元的线性组合来表征不同城市土地类型,并利用地表温度和土壤分量分别剔除高、低反照率分量中的"噪声",综合修正后的高反照率分量和低反照率分量估算杭州市不透水面分布。结果显示,研究区中均方根误差的平均值为0.003 6,不透水面分布结果与同期Google earth上的高分辨率影像和SPOT 4影像的解译结果对比分析,绝大多数样本的估算值与解译值之差落在±0.15区间内,精度令人满意。研究表明,热红外遥感数据和光谱混合分解模型相结合,可以实现对不透水面进行快速、精确的估算。     

典型喀斯特小流域景观格局空间分辨率效应——以贵州清镇王家寨小流域为例

以位于喀斯特高原区的王家寨小流域为例,运用SPOT5影像(空间分辨率2.5米)、ASTER影像(空间分辨率15米)、TM影像(空间分辨率30米)为基本数据源,深入分析空间分辨率的变化对土地覆盖分类结果的影响。随着影像空间分辨率的增加,三种不同空间分辨率影像的土地覆盖分类信息的变化归纳为三种类型:增加型(灌木丛、农村居民点、裸岩裸土),减少型(旱地、稀疏林地),波动型(水田、有林地)。尤以能反映生态质量的裸岩裸土和低被草地斑块的变化较大,高分辨率影像显然能更多的识别出对流域生态质量有影响的生态系统类型。     

基于TM数据的自贡市热岛时空变化研究

热岛效应是城市化对城市环境影响的一个重要特征.为了研究自贡市10年来城市化进程对热岛效应的影响,采用TM数据与GIS相结合的方法定量分析城市地表温度的时空变化.根据2000和2009年两个时相的LandsatTM影像本文提取了研究区的地表温度以及土地覆被信息,在此基础上对这10年来自贡地区的热岛时空变化及其与植被、建筑用地变化的关系进行研究.分析结果表明,研究区地表温度与植被、建筑用地之间存在明显的相关性.     

深圳市土地利用/覆盖变化与生态环境安全分析

应用１９８０、１９８８、１９９４年的ＭＳＳ、ＴＭ资料,编制了相应时期深圳市土地利用／覆盖图,分析了近２０年来深圳市土地利用变化的时空分异规律。在此基础上,分析了土地利用变化与城市生态环境安全水平的关系。研究结果表明,深圳快速的城市化过程是引起土地利用变化的主要原因；土地利用中城镇用地的增加导致城市洪水的加剧和水土流失的增加；以乡镇为单元的环境污染的空间差异与对应区域城镇用地比例的大小呈明显的正相关关系,显著性水平达到０－００１,由此认为,在城市化过程中,确保相当数量的绿地对缓解城市生态环境问题有着不可替代的作用。     

快速城市化对区域生态环境影响的时空过程及评价

综合景观生态学与地统计学方法,尝试构建基于"遥感(RS)数据分类→土地利用变化制图→景观格局分析→GIS地统计分析"的区域环境影响评价方法,定量研究了区域环境变化的时空变化特征.案例研究采用2000、2004和2006年遥感数据,监测快速城市化背景下连云港港湾地区城市用地扩张特征、盐田湿地损失、填海造地(港口扩建等)以及耕地退化等关键的区域环境变化,分析评价了区域景观格局特征和生态环境效应,进而评价了快速城市化背景下区域环境影响强度的时空分异.在城市规划和区域发展战略驱动下,整个区域环境影响强度分布及变化规律与城市扩张强度与方向基本一致,高环境影响强度区是受人类干扰最大、生态系统最脆弱以及环境被破坏程度最深的部分,也是当前和未来进行环境调控重点地区.     

城市地表系统POPs多介质循环过程与模拟研究进展

城市地表系统(USS)是陆地表层系统的重要组成部分,而以不透水面覆盖为主要特征的城市土地利用/覆被变化(LUCC)时空过程,打破了系统原有自然地理格局与过程,影响不同介质和界面间的物质循环与能量流动,改变POPs等污染物的循环过程与机理,是城市环境变化和人地相互作用的指示器与重要驱动力,是城市生态环境规划与管理保护的关键依据.本文总结了城市LUCC对POPs多介质分布迁移的影响,包括单介质中POPs的时空分布特征和POPs多介质迁移累积过程;从城市POPs多介质归趋模拟和基于GIS的城市多介质归趋模拟等方面,讨论了城市POPs多介质循环过程归趋模拟的主要进展;展望今后研究中需要重点解决的科学问题:基于不透水面的城市LUCC信息精确提取及与POPs排放输入等相关数据的同化集成; POPs多介质多界面迁移、转化过程与城市LUCC的耦合机理;城市LUCC背景下POPs循环过程、机制的关键模型参数的构建与获取;基于GIS和城市POPs循环过程与机理的、具有高时空分辨率的城市多介质归趋模型(UMFM)的构建与应用.     

Effects of urbanization on heavy metal accumulation in surface soils, Beijing

Urbanization processes affect the accumulation of heavy metals in urban soils. Effects of urbanization on heavy metal accumulation in soils were studied using Beijing as an example. It has been suggested that the ecological function of vegetation covers shifting from natural to agricultural settings and then to urban greenbelts could increase the zinc(Zn) concentrations of soils successively. The Zn concentration of urban soils was significantly correlated to the percentage of the impervious land surface at the500 m × 500 m spatial scale. For urban parks, the age or years since the development accounted for 80% of the variances of cadmium(Cd) and Zn in soils. The population density,however, did not affect the heavy metal distributions in urban soils. To conclude, the urban age turned out to be a notable factor in quantifying heavy metal accumulation in urban soils.     

快速城市化地区自然/半自然景观空间生态风险评价研究——以北京为例

有效、合理地评估快速城市化过程中自然/半自然景观的生态风险,对于优化城市土地利用格局、降低和防范城市生态环境风险,非常必要。论文在利用遥感和GIS技术测量北京1991~2004年景观变化的基础上,建立了一个多因素景观空间生态风险评价模型,并以此对北京地区1991~2004年快速城市扩展过程中的自然/半自然景观的空间生态风险水平进行了评估分析。具体结论为:①伴随着快速城市化过程,1991~2004年北京景观变化的主要特征为人工建筑景观持续增加以及耕地景观大量减少;同时,山区林地景观增加也比较明显。②研究区自然/半自然景观的生态风险水平总体表现出上升的趋势。其中,山区自然景观空间生态风险水平要明显低于平原区,受区域快速城市化过程影响相对较小。③研究区各种自然/半自然景观类型间生态风险水平也存在一定的不同。其中,森林景观的生态风险最低,而混合景观的生态风险最高,受区域快速城市化过程的影响最为明显。④研究区新增建设用地景观单元主要来源于耕地和混合两种景观类型,其中混合景观所占比重最高。     

Spatial pattern of impervious surfaces and their impacts on land surface temperature in Beijing, China

Land surface temperature （LST）, which is heavily influenced by urban surface structures, is a significant parameter in urban environmental analysis. This study examined the effect impervious surfaces （IS） spatial patterns have on LST in Beijing, China. A classification and regression tree model （CART） was adopted to estimate IS as a continuous variable using Landsat images from two seasons combined with QuickBird. LST was retrieved from the Landsat Thematic Mapper （TM） image to examine the relationships between IS and LST. The results revealed that CART was capable of consistently predicting LST with acceptable accuracy （correlation coefficient of 0.94 and the average error of 8.59%）. Spatial patterns of IS exhibited changing gradients across the various urban-rural transects, with LST values showing a concentric shape that increased as you moved from the outskirts towards the downtown areas. Transect analysis also indicated that the changes in both IS and LST patterns were similar at various resolution levels, which suggests a distinct linear relationship between them. Results of correlation analysis further showed that IS tended to be positively correlated with LST, and that the correlation coefficients increased from 0.807 to 0.925 with increases in IS pixel size. The findings identified in this study provide a theoretical basis for improving urban planning efforts to lessen urban temperatures and thus dampen urban heat island effects.     

遥感与GIS在河流水质环境背景分析中的应用——以台湾基隆河为例

为了研究河流水质受到流域环境背景和人类活动的影响 ,运用 TM影像和 SPOT影像 ,在地图资料、统计资料以及实测资料的基础上 ,结合遥感和 GIS技术 ,对基隆河水质及其与环境背景和城市污染的关系做了分析 .根据遥感影像灰度值与水体反射率和水中悬浮固体含量之间的相关关系 ,运用 SPOT影像和实测数据将基隆河悬浮固体含量分为 4级 .并进行了基于 GIS专题信息的基隆河流域环境遥感制图 ,通过水体悬浮固体浓度等级与环境背景、排污口的比较 ,通过计算各等级水体与各种环境背景相邻的边界长度 ,得出基隆河悬浮固体含量主要受环境背景和城市排污的影响 .     

基于遥感的北京市城市化发展与城市热岛效应变化关系研究

下垫面改变、大量人为热排放及城市区域本身的温室气体排放是导致城市热岛产生的主要原因,城市规模则决定了城市区域热岛效应的影响规模与强度,进而影响区域空气中污染物的扩散.利用1978年以来不同时段的遥感影像对北京城市用地、绿地、归一化植被指数、城市热岛区面积进行了监测,分析了北京市20余年来城市规模的变化及空间布局特征、城市绿地变化、城市热岛效应及其相关关系,旨在为城市合理布局,改善环境状况提供基本信息.结果表明,北京市20余年来城市热岛区面积增长明显,2000年以来四环内由于绿地面积增长、城市结构日趋合理,城市热岛有减缓的趋势.      

Industrial development and land use/cover change and their effects on local environment: a case study of Changshu in eastern coastal China

The interactions among industrial development, land use/cover change (LUCC), and environmental effects in Changshu in the eastern coastal China were analyzed using high-resolution Landsat TM data in 1990, 1995, 2000, and 2006, socio-economic data and water environmental quality monitoring data from research institutes and governmental departments. Three phases of industrial development in Changshu were examined (i.e., the three periods of 1990 to 1995, 1995 to 2000, and 2000 to 2006). Besides industrial development and rapid urbanization, land use/cover in Changshu had changed drastically from 1990 to 2006. This change was characterized by major replacements of farmland by urban and rural settlements, artificial ponds, forested and constructed land. Industrialization, urbanization, agricultural structure adjustment, and rural housing construction were the major socio-economic driving forces of LUCC in Changshu. In addition, the annual value of ecosystem services in Changshu decreased slightly during 1990–2000, but increased significantly during 2000–2006. Nevertheless, the local environmental quality in Changshu, especially in rural areas, has not yet been improved significantly. Thus, this paper suggests an increased attention to fully realize the role of land supply in adjustment of environment-friendly industrial structure and urban-rural spatial restructuring, and translating the land management and environmental protection policies into an optimized industrial distribution and land-use pattern.     

岩溶山区城镇化进程的土地利用景观格局演变特征——以贵阳市为例

基于多期贵阳市土地利用现状数据,运用景观生态学原理系统研究了城镇化进程中贵阳市景观格局时空演变特征。结果表明,城镇化进程中建设用地景观面积持续增加,耕地、林地和草地景观面积减少。城市建设用地景观早期集中于贵阳市中部,其它呈零星点状分布;中期以南部和西北部为主,逐渐由零星点状向带状发展;后期由带状向四周拓展的区位演变特征。城镇化进程中景观蔓延度和景观形状呈下降趋势,斑块数和破碎度增加,景观形状趋于规则;景观多样性和均匀度随城镇化推进有所上升,景观异质性增强。景观格局变化受控于国家政策、城市发展理念与规划调整。     

城市土地利用与地面热效应时空变化特征的关系——以成都市为例

利用2000-2008年TM/ETM+数据,基于遥感、GIS技术与人机交互式判读解译方法获取城市土地利用数据,运用单窗算法和空间建模方法定量反演城市地表温度;在此基础上,对城市土地利用与地面热效应时空变化特征的关系进行分析。结果表明:城市土地利用时空演变以耕地、林地向建设用地、水域转移导致面积快速下降与建设用地不断侵吞耕地为主要特征;土地利用变化导致地面低温区范围减少25.927×10⁴ hm²,常温区和高温区面积分别增加12.093×10⁴ hm²和5.834×10⁴ hm²;高温区中建设用地面积比例最大,建设用地与水域、水田的平均温度分别达最高与最低;地表温度空间格局表现为各温度区呈不同形状的带状分布,热源密集分布在成都市城南高新区、城西住宅区、城中心商贸区以及城东的工业基地等区域,二环路外温度呈下降趋势;建设用地加剧了城市热效应,而水域则缓解了城市热效,不透水性与地表温度的反演结果呈较强的正相关性。因此,研究结论对于热岛效应研究、改善人居环境具有科学意义和应用价值。     

上海市城市化进程中热环境响应的空间评价

利用Landsat TM/ETM+ 遥感数据解译与反演得到上海市1997~2009年的土地利用/覆盖类型图及热岛强度分布图,并分析其演变趋势,引入温度-植被指数(TVX)并采用TVX空间法定量研究了以建设用地扩张、生态用地减少为特点的城市化过程引起的热环境效应.研究表明,1997~2009年,上海市人口呈现从中心城至郊区的流动趋势;热岛强度分布与城市化建设密切相关,呈现“葫芦串-葡萄串-摊大饼型”的蔓延模式;以牺牲生态用地为代价的建设用地扩张造成研究区域地表温度的上升及植被覆盖度的下降,其中林地减少所引起的热环境效应最大.研究可为城市规划决策过程中不同城市化空间的拓展情景提供其可能的环境响应结果,从而完善气候变化适应性对策,推进城市生态系统的可持续发展.     

Vegetation monitoring using diferent scale of remote sensing data

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＬａｎｄｓｃａｐｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈｉｎｔｈｅＭｕＵｓＤｅｓｅｒｔ，ａｓｅｍｉａｒｉｄｒｅｇｉｏｎｏｆｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＣｈｉｎａ，ｉｓｔｈｅｂａｓｉｃｆｏｃｕｓｏｆｔｈｉｓｓｔｕｄｙｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇｌａ...     

岩溶山区不同岩性和地貌类型下景观斑块分布与多样性分析

以研究区2000 年TM影像、1:50 000 地形图和1:250 000DEM为基础数据源, 运用景观斑块 分布与多样性特征指数, 测算了黔西南中低山丘原盆谷区不同岩性和地貌类型下景观格局特征。结 果表明: ①灌木林地、疏林地、中覆盖度草地占据着景观中的优势地位, 是明显的景观基质, 控制着 区域景观生态格局及其发展。景观斑块类型在不同岩石和地貌类型区存在较明显差异; ②在连续性 灰岩区、灰岩与碎屑岩互层区和灰岩夹碎屑岩区形成的山间盆地和高原台面上以及北部水热丰富 的河谷地带, 水田、旱地、疏林地、低覆盖度草地集中分布, 浅中切割低山类型中有林地和灌木林地 集中分布; ③在连续性白云岩区形成的深切割( 低、中和高) 丘陵、浅切割( 低、中和高) 丘陵, 低覆盖 度草地和灌木林地集中分布; ④从岩溶石漠化、土壤侵蚀、森林退化的空间格局及其组合来看, 在形 成生态环境的区域差异过程中, 岩性和地貌的空间组合结构起着显著的控制作用。     

京津冀城市群城市用地扩张的空间特征及俱乐部收敛分析

我国已进入城市化快速发展阶段,城市群是未来我国城市化的重要载体。以城市群为单元研究城市用地扩张的空间特征及内部分异规律,是提高城市化质量、实现城市群协调可持续发展的关键。论文以京津冀城市群为研究对象,基于空间效应的视角,采用1990、2000、2005和2010年4期遥感影像解译数据和城市扩张相关指数,综合运用探索性空间数据分析方法和空间计量经济学方法,分析了研究区1990—2010年间城市用地扩张的空间格局、区域分异及空间俱乐部收敛等特征。结果表明：1）京津冀城市群城市用地扩张迅速,新增城市用地围绕各市中心和高速公路沿线呈圈层和轴线式扩张;2）城市群内部城市用地扩张具有明显的空间集中性与分异性,并呈现显著空间自相关;3）通过Moran’s I指数对研究区进行内生分组,利用空间面板模型估计,结果发现：L-L和L-H地区城市扩张存在明显的空间俱乐部收敛,H-H地区虽收敛,但结果不显著,H-L地区不收敛。这些研究结果为进一步研究京津冀城市群地区城市扩张动力机制、促进城市理性扩张和京津冀协调一体化相关规划提供科学参考。     

改革开放30年来中国主要城市扩展时空动态变化研究

改革开放30年来,城市化速度明显加快,城市扩展是城市化空间上表现最明显的特征之一。论文选取我国大陆地区直辖市、省和自治区政府所在地及其他50万人口以上共135个城市作为研究对象,利用2007年北京一号小卫星多光谱数据,结合20世纪70年代、80年代和21世纪初的美国陆地卫星数据,采用面向对象分割和人机交互的信息提取方法对城市的主建成区进行动态监测,采用扩展面积、扩展强度、分维数、聚集度等指标分析城市扩展的规模、程度及形态等空间格局的变化,同时根据我国区域发展特点选取7个典型区进行扩展动态分析比较,并且结合社会经济统计数据等,概括分析了中国城市扩展的主要驱动因子。