基于TM影像的城市地表湿度对城市热岛效应的调控机理研究

论文以探究城市热岛效应调控机理为研究目的,以徐州地区1985-2010 年夏季四期Landsat TM影像为研究数据,应用单窗算法、K-T变换、空间叠加分析以及缓冲区分析等研究方法,对徐州市城市热岛时空变化特征进行了反演,重点对徐州市城市热岛强度的调控机理进行了分析并提出了通过K-T变换提取表示城市建成区内部植被与水体覆盖程度的城市地表湿度(ULSW)这一新指标.研究结果显示:城市地表湿度显著区对城市热岛效应起到了有效的调控作用,并且随着城市地表湿度值的提高,区域内部以及周围环境的温度都会随之下降.城市地表湿度指标对于城市热岛效应的调控水平具有一定的代表意义.     

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.     

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.      

湖北省随县农村居民点整治现实潜力测算及整治策略——基于农户意愿的调查分析

农村居民点整治是土地整治规划的核心问题。研究采用实地调查法和多因素综合评价法,在统筹国家政策、农户意愿和建立自然-经济-社会-生态-规划综合修正指标体系的基础上,科学测算了随县各乡镇农村居民点整治现实潜力,并提出适宜整治策略。研究结果:①随县18个乡镇综合修正系数介于5.15%~9.84%之间,表明理论潜力转变为现实潜力的可能性具有较大地域差异;②2011-2020年随县农村居民点整治现实潜力为2 035.23 hm²,占理论潜力的17.80%,占现状农村居民点用地面积的10.01%;③可优先在潜力大的乡镇建立整治示范区,创新土地整治模式,有序推进农村居民点整治。该研究测算方法及整治策略具有一定的科学性和实用性,可为新一轮农村居民点整治提供更为有效的依据和参考。     

边境贫困县建设用地变化特征与驱动因素——以广西龙州为例

边境贫困县的土地利用、城镇发展与脱贫攻坚事关边境稳定和可持续发展大局。论文选取广西壮族自治区的龙州县为案例研究区域,以2011年和2016年高分影像作为主要数据源,结合社会经济数据,探讨该县近年建设用地时空变化特征及驱动因素。研究结果表明：1）龙州县主要建设用地的增幅达10.08%,其中城镇用地、农村宅基地、独立工矿用地、交通设施用地和旅游设施用地的增量分别占建设用地增量的37.74%、25.48%、20.96%、15.49%和0.33%;2）县城涉及的龙州镇、上龙乡建设用地增加较快,边境口岸城镇的建设用地增速也较快;3）从建设用地扩展模式来看,县城龙州镇为填充式扩张,其他乡镇为边缘式扩张;4）城镇发展提速、农民新房建设、工业园区建设、交通设施建设是建设用地扩张的直接驱动因素,近年来精准扶贫战略的深化落实、边境贸易活动的不断增多,是重要的政策驱动力。研究建议：深化落实贫困县建设用地倾斜政策,针对贫困县的建设用地,在省市层面要明确总量、增加流量,在县域层面要用好增量、优化布局、提高效率,切实助力脱贫攻坚和乡村振兴。     

济南城市热岛动态变化遥感定量监测及其驱动因素分析研究

城市热岛是城市发展过程中遇到的难题,对人居环境造成较大影响.定量分析研究城市时空演变特征,探究热岛驱动因素,有助于为城市热岛动态变化分析提供技术支撑.论文以济南市为研究对象,采用2000年-2009年间7-8月份MODIS LST数据,分析10年间热岛变化特征.结果表明,10年间,济南城区温度明显高于郊区,热岛效应显著,并且,热核区、特高温区等区域呈现周期性扩张与收缩规律;通过提取2000年及2009年济南市人工表面与植被面积,发现2009年比2000年人工表面面积扩张33.33％,植被减少6.76％,且人工表面扩张与植被减少的区域大部分重合,这对城市热岛形成产生了一定促进作用.另一方面,通过统计分析2000年与2009年人口数量、机动车保有量、烟尘排放量数据,分析济南城市热岛驱动因素,结合城市规划建设,为缓解济南城市热岛提出参考性建议.     

我国东部沿海三大城市群热岛变化及其与城市群发展的关系

随着城市化进程的快速推进,城市群已经成为区域空间的重要组织形式.为揭示我国东部沿海京津唐、长三角和珠三角三大城市群热岛变化与城市群发展的关系,利用MODIS地表温度产品数据和DMSP/OLS夜间灯光数据,对2001-2013年这3个城市群的热岛效应与区域发展二者之间的关系进行研究.结果表明:2001-2013年,3个城市群的热岛斑块面积均有较大幅度的增加,并且在空间上逐渐相连接,形成热岛城市带;RHⅡ（区域热岛指数）不断升高,京津唐城市群、长三角城市群、珠三角城市群分别升高0.051、0.070、0.101,其热岛状况不断加剧.随着城市群的发展,城区对周边区域的辐射作用不断加强,建成区边缘的城郊过渡带是地表温度增加最为显著的区域.总体而言,城市群的扩展是其区域热岛效应的主要成因,表征城市扩展变化的夜间灯光亮度平均值差值与表征热岛变化的地表温度平均值差值之间存在对数关系,表现出先快后慢的趋势.      

京津冀城市群土地利用变化对热环境的影响研究

基于2000和2015年两期土地利用数据,运用WRF模式（Weather Research and Forecasting Model）模拟与数理统计方法,设计4组城市气温对比方案,定量模拟京津冀城市群土地利用时空格局变化对区域热环境的影响。结果表明： 1）2000—2015年城市群建设用地增加2 840 km²,94.37%由耕地转换而来; 2）北京土地利用变化对廊坊、天津和唐山气温变化的影响最为明显,天津的土地利用变化对廊坊气温变化的影响最为明显; 3）分季节来看,北京与天津的土地利用变化对城市群季均气温的影响排序为：秋季>夏季和春季>冬季; 4）其他地区土地利用变化使北京市年均气温增加0.07 ℃,且夏季降温作用明显,而该变化对天津市年均气温作用不明显,但秋季与冬季的增温区域形成了京津唐热环境连片发展的空间分布格局; 5）城市群土地利用变化对热环境影响表现出明显的“遥响应”特性,因而有必要从大尺度、泛区域的角度认识城市扩展对热环境的影响。     

城市化对青岛夏季海陆风环流影响的个例分析

基于分辨率为500 m的青岛地区下垫面土地利用资料,利用中尺度大气数值模式Weather Research& Forecast(WRF),模拟分析了不同城市下垫面情形下,2007年8月4-5日青岛地区的一次海陆风过程.控制试验和干农田下垫面及城市下垫面两个敏感性试验都模拟出了海陆风的转换过程及城市小风区和城市热岛现象.模拟分析结果表明,城市化进程下城市区域气温明显升高,增温幅度为1～2℃,高密度城市下垫面造成的城市热岛效应增大了海陆温差,加强了海风,青岛城市热岛环流受海陆风影响显著;干农田地貌与灌溉农田、林地下垫面相比,不利于局地降温,但与城市下垫面相比,有效地加强了近地面风速.     

上海市绿地植被的吸热降温效益评估

城市绿地夏季高温时具有明显降温作用。但现有研究侧重降温效应观测及其影响因子解析,而对绿地降温效益与人居环境需求的空间一致性鲜有研究。以上海市为例,基于高分卫星影像与样地观测数据,采用植被蒸腾吸热经验模型评估了城市绿地夏季降温效益,并利用GIS空间分析技术量化了绿地降温效益与空气温度及人口分布的空间耦合程度。结果表明:2017年上海城市绿地面积为10.45万hm ²,夏季（6-9月）绿地植被吸热量可达8.49×10 ¹⁵ J,相当于节约夏季空调降温的经济价值为14.57亿元,其中46%和33%的绿地降温效益来自阔叶林与混交林;浦东新区、崇明区和奉贤区的绿地植被合计贡献了67%的降温效益,但虹口、黄浦、徐汇等中心城区绿地的单位面积降温效益较高。更需关注的是,绿地植被降温效益与人居环境需求表现出局部地区的空间不一致,其中28.62%的地区植被降温效益与空气温度处于低耦合状态,7.31%的地区植被降温效益与人口密度为低耦合水平,且均集中分布在中心城区。因此,重点提升中心城区绿地植被降温功能,并规划建设周边绿地降温效益的空间辐射通道,是上海城市生态空间优化的重要方向。     

干旱区绿洲城镇扩张对耕地空间影响及预测——以河西走廊区域为例

绿洲城镇是干旱地区人类活动最剧烈、人口集聚度最高、“人—地”关系矛盾最为突出的生态环境脆弱区。受全球气候变化影响及西部大开发战略推动,区域城镇与绿洲耕地之间的动态变化及利弊权衡成为当前关注的热点。基于1990—2015年多时相遥感影像数据,以典型绿洲城镇河西走廊为研究区,引入Markov和ANN-CA模型对河西走廊城镇用地与耕地的时空动态转换特征与规律展开探索,揭示了城镇扩张对耕地的影响过程与机制。研究结果表明：（1）河西走廊土地总体以未利用土地和草地为主,城镇用地与耕地仅占区域总面积的0.63%、6.35%,且城镇与耕地面积共同经历了先减少后增加的“V”型变化趋势。（2）1990—2015年河西走廊城镇面积扩张了1.53倍,其中15.67%的城镇扩张用地来自耕地占用,其他主要来源于草地,沙漠和戈壁等未利用土地。另外,区域内5个地市城镇扩张的耕地占用差异较大。（3）结合Markov与ANN-CA模型的模拟和预测结果表明,2015—2030年河西走廊79.77%的城镇扩张用地将来源于周边耕地,且城镇空间扩张方式以外延扩展为主,未来耕地被城镇侵占压力较大。研究结果将为干旱区相似区域空间规划和耕地保护提供决策支持。     

Landscape pattern and its effect on ecosystem functions in Seoul Metropolitan area: urban ecology on distribution of the naturalized plant species

During land transformation process in the human history,naturalized plants were introduced to several land use patterns by the different ways of plant itself .Including some naturalized plants that had been contribute to land restoration,many naturalized plants have been invaded to original habitat or landscape for native plants.Once the plants were colonized,they extend their area and population size.Urban developed areas often give an impotant role of source habitat for naturalized plants and expanding their popuation size.In recent,this tituation is appearing as one of environmental problems about the urban landscape management controlling the naturalized plants that invaded in the developed area and conserving the native vegetation.This paper is focusing on relationships between distribution of habitat of naturalized plants and landscape patch in urban area in Seoul.Gengdong-Gu ,one of the administrative areas in Seoul was selected for this study.We examined the recent land use change using LANDSAT TM data and spreading of the representative naturalized plants(Robinia pseudoacacia and Eupatorium rugosum)by Seoul Biotope Mapping Project and field survey in 1999.As a result,these two species were often occurred in the same habitat and distributed in forest edge disturbed by man.Their distribution patterns were related to landscape indices (patch size and shape)in the forest edge.     

城市化影响杭州城市热环境的数值模拟研究

通过对城市区域的气候要素进行精细化数值模拟,可以研究城市化对城市热环境的重要影响.利用WRF/UCM模式,以杭州为例,通过采用不同的下垫面土地利用分类数据,分析量化历史城市化进程对月尺度城市热环境的影响,并进一步设计了敏感性模拟试验,研究杭州地区在理想化条件下城区面积增加约2倍时,城市热环境的变化情况.模拟结果表明,杭州地区在2010~2017年的城市化进程中,城区面积约增加了1倍,导致8月热岛强度等级高于”无”（Ht>0.5℃）的区域扩大了91%,且主城区的2m平均气温增加了0.4℃,但中心城区热岛强度等级没有明显提升.杭州城区面积在2017年基础上约增加2倍时,8月热岛强度等级高于”无”的区域扩大157%,1846.4km²的中心城区热岛强度等级由”弱”或”无”（Ht≤1.5℃）提升为”中等”（1.5相似文献   

基于源区监测的城市地表径流污染空间分异性研究

通过对汉阳城区14个地表源区4次降雨径流过程水样的采集与分析,研究城市地表径流污染空间分异性及其影响因素,以期为地表径流污染的源区控制提供科学依据.结果表明,城市地表径流颗粒态COD、TN和TP分别占58%±17%、65%±13%和92%±6%,溶解态TN中NH 4+-N、NO 3--N和DON相当.不透水地表功能、交通流量、土地利用、人口密度以及卫生管理水平是影响城市地表径流水质空间分异的主要因素.土地利用对径流污染程度的影响是旧城居民区一般城区居民区/饮食区交通商业区新建区城市绿地,人口密度高和管理差的旧城区径流污染最重;道路地表径流污染程度与交通流量呈正相关,交通流量越高地表径流污染越重,1级交通干道2级干道支路.加强地表卫生的管理,并对地表径流污染产生的关键源区进行控制是减轻城市地表径流对水环境负面影响的有效途径.     

基于“双评价”的城镇开发边界划定技术——以湘潭县中心城区为例

构建“生态—农业—建设综合统筹”的城镇开发边界划定技术模型,即按“短板理论”计算空间约束下的县域建设开发建议规模,按指标权重计算综合得分进行国土空间开发适宜性评价,按生态优先、耕地保护优先原则确定地块规划功能,结合城镇建设现状、社会经济发展和城乡协调发展等因素划定城镇开发边界。以湘潭县中心城区为例进行实证,划定城镇开发边界4500 hm²。结果表明：与湘潭县土地利用总体规划规模边界、城市总体规划中心城区空间增长边界相比,本次划定的城镇开发边界中生态极重要或极敏感区域由3.49%、12.46%降为0,新增建设用地占用耕地的比例由53.26%、50.94%降低到21.02%,新增建设用地年均增速相比降低了45.65%。该技术模型对优化国土空间开发利用保护布局,促进绿色发展、高质量发展起到了积极作用。     

基于MSPA和电路理论的京津冀城市群热环境空间网络

快速城市化加剧了城市热环境系统复杂性,严重影响城市生态环境和人居健康.综合地理信息系统、遥感、形态学空间格局分析和电路理论等理论与技术,应用MODIS地表温度遥感数据,定量识别京津冀城市群热岛斑块时空分布特征,划分城市热岛斑块景观类型并分析其时空转移路径.在此基础上,揭示城市群热环境空间网络和关键廊道时空演变过程.结果表明,2020年城市热岛斑块面积为16 610 km²,占研究区面积比例为7.68%. 2005～2020年京津冀城市群热岛面积和斑块数量显著增加.城市热岛斑块类型由2005年孤岛型为主导转变为2020年以核心型为主导.其中,2020年核心型城市热岛斑块主要来源于2005年的非城市热岛斑块、核心型和边缘型城市热岛斑块. 2020年京津冀城市群热环境源地数量和廊道长度、密度及电流密度均高于2005年.通过城市热环境廊道等级分析发现,2020年京津冀城市群热环境敏感型廊道为主要类型. 2005～2020年敏感型廊道增加数量最多.同时,城市热环境廊道系数增加,表征京津冀城市群热环境廊道趋向稳定型发展.最终提出城市热环境空间网络模式并讨论城市热环境主动适应和...     

防御城市高温灾害、减低夏季热岛强度的途径

以上海市气象观测资料为基础,探讨了在区域性高温背景下,叠加上城市热岛效应所导致的高温灾害的成因及危害,提出了减低危害的对策及途径。     

中国城镇扩展占用耕地的遥感动态监测

论文在1988～2000年全国土地利用矢量图的基础上,分析了城镇占用耕地的空间分布特征。利用城镇占用耕地指数将全国分县市占用剧烈程度进行分级,沿海及平原地区侵占剧烈程度为3～6级的占全国耕地损失的88.68%,华北平原、长江三角洲和珠江三角洲地区造成耕地损失分别占全国总数的31.27%、17.8%和6.02%,这3个地区是全国城镇扩展最快、耕地损失面积最大的地区。按地区分析,城镇占用耕地面积最大的是江苏、山东、河南、河北和广东,占全国的50.99%;其次是北京、浙江、四川、广西和上海,占全国的22.85%;从城镇造成耕地资源减少的速度看,北京、上海占用耕地最快,其次是江苏、广东、浙江、天津、山东、河北、海南等。耕地资源减少在某些地区已经造成了粮食产量减少的问题,北京、上海、浙江等地区粮食总产量降低较快。随着城镇化及经济的快速发展,城镇扩展与耕地资源的矛盾将会更加突出,只有加强土地资源的管理才能取得耕地资源的动态平衡和维护中国的粮食安全。     

基于微地貌约束的山区型特色小镇“三生”空间布局优化

优化国土空间开发格局是生态文明建设的重要内容,在村镇尺度下生态-生产-生活(简称“‘三生’”)空间结构与布局,对于特色小镇绿色发展具有重要意义.为优化山区以工业和旅游融合为优势的特色小镇“三生”空间布局,以茅台镇为研究对象,基于“产业兴旺、生态宜居”乡村振兴战略要求,通过10 m分辨率DEM、土地利用等数据,以主导生态功能和山区微地貌为约束条件,通过GeoSOS-FLUS模型开展了生态优先情景下茅台镇“三生”空间布局优化研究,并与无地貌约束的自然演变和经济优先2种情景做了对比.结果表明:①茅台镇生态空间和农业生产空间在峡谷底、陡坡和山脊区域均有大量分布且面积数量差异较小,而生活空间和工业生产空间多分布在峡谷底部.②自然演变情景模拟下,河谷地带的缓坡和部分陡坡位置均被转换为建设用地;经济优先情景模拟下,缓坡位置的耕地较易转化为建设用地;而生态优先情景模拟下,林地实现了空间上的连通和聚集,建设用地主要在茅台镇中南部河谷地带以及缓坡地区适度扩张.③生态优先情景下,峡谷底区域“三生”空间布局得到优化,生态空间面积从41.29 km2增至43.80 km2,工业生产空间面积由6.86 km2增至7.89 km2,农业生产空间由24.29 km2降至20.00 km2.研究显示,对于山区型村镇,微地貌约束土地利用模拟使得工业生产空间和生活空间集中分布在峡谷底区域,而生态空间则较多分布在缓坡和陡坡区域.      

基于城市空间扩张与人口增长协调性的高铁新城研究

论文基于改进后的城市用地扩张与人口增长协调性系数和城市紧凑度,利用49个高铁城市2004、2013年城市人口和城区面积等数据,对中心城市的用地扩张与人口增长进行定量分析;在此基础上,依据高铁新城和母城的空间位置关系选取4个案例城市进行新城建设与规划的适宜性实证分析。结果表明：1）高铁新城中心城市的土地扩张与人口增长之间的协调性较弱,以土地快速扩张为主,占65.31%,相应地人口与城市用地分别占55.01%、58.13%;其次是人地基本协调型,数量为13个,相应地拥有39.75%的人口和33.57%的城市建设用地。2）在高铁战略下新建的案例高铁新城主要分为“飞地式”、“城市副中心式”和“双城式”3类,不同城市空间形态下的新城模式对城市发展及人地关系的影响有所不同。未处理好新城与母城的空间形态、内部结构、土地与人口增长的关系,导致新城的建设/规划大多不合理,从而陷入城市土地资源浪费和盲目扩张的困境。