城市公园对城市热岛的影响及三维分析——以广州市主城区为例

随着城市的快速发展,城市热岛(UHI)问题越来越突出,如何缓解城市发展所带来的热岛效应加剧,提高居民健康生活质量,改善人居环境,已成为全民关注的重点生态环境问题。在高度发达的城市区域,绿地对城市热岛具有明显的降温效应,因此对其进行定量研究具有重要意义。文章基于遥感和GIS的方法,通过热环境反演和空间统计分析,以广州市主城区30块主要城市公园为研究对象,分别从城市绿地形态、城市绿地缓冲区和热环境三维分析3个方面研究了城市绿地对城市热岛的影响。结果显示:城市绿地形态(面积,周长,形状指数)与公园的温度具有较强的对数相关性,并且随着三者的增大,绿地内部均温和最低温度均降低,并且呈现"饱和"趋势;通过对城市公园斑块建立3个缓冲区(120、240、360 m),并进行缓冲区内的均温统计发现,30个城市公园的温度变化呈现出3种情形,即自内向外变高、变低和不变;最后,为了更好的解释上述3种情形,引入三维热环境分析,对3种情形分别选取代表性公园进行分析,总结其空间分布规律,结合相关数据对产生的这种结果进行了简要分析。本文的主要创新点,在对城市公园与热环境关系传统分析的基础上,引入三维的分析方法,能够更加清晰的展示二者的关系,为未来的相关研究提供一定的借鉴。     

广州中心城区公园绿地空间格局及可达性分析

公园绿地是城市中一类典型的开敞空间,对维护城市生态与人居环境健康具有重要意义,其空间布局的合理性与可达性直接影响其对城市居民的服务水平。以广州中心城区为例,借助GIS技术和景观格局指数,分析城市公园绿地景观格局、可达性和服务状况,并探讨城市公园绿地空间格局对其可达性影响。结果表明：①市级公园其面积占公园绿地总面积的84.71%,城市公园绿地聚集度为92.44,广州中心城区公园绿地景观类型和空间格局不尽合理;②网络分析表明研究区仅有22.35%的面积和44.67%的人口能够较便捷地到达邻近公园绿地,广州中心城区公园绿地的可达性和服务效果不理想;③城市公园绿地数量与空间格局是影响其可达性与服务水平的重要因子。     

桂林市典型园林绿地与水体的降温效应研究

随着城市化的快速发展,城市热岛现象也越来越突出。作为城市生态系统中两种重要的地物类型,园林绿地和水体对城市热岛均有明显的降温效应,因此对其进行定量研究具有重要意义。以桂林市建成区为研究对象,利用TM影像数据提取了区域的地表温度(LST)、植被覆盖度(FV)以及改进的归一化差异水体指数(MNDWI)等生物物理信息,同时借助空间统计和缓冲区分析方法,对区域典型园林绿地和水体地表温度的空间特征及其相关性进行了定量研究。结果表明:桂林市5城区的地表温度以低温区和中温区为主。高温区与极高温区也占有较大比例,两者占市区总面积27.8%,较全市平均地表温度高约2~4℃,整体上呈现显著的热岛效应。城市中园林绿地和水体的平均地表温度分别为26.76和24.86℃。相关性分析揭示,城市园林绿地和水体面积与其内部地表温度呈现极显著负相关关系(sig=0.001),园林绿地的FV、水体MNDWI则呈显著负相关关系(sig=0.015和sig=0.038),说明地表温度随着上述参数的增大而降低。除典型水体面积与地表温度的拟合曲线为对数函数之外,其他参数的最佳拟合效果均为线性。缓冲区分析说明,不论是城市园林绿地还是水体,都会对外围一定区域的热环境产生影响。伴随城市园林绿地与水体样区缓冲带距离的增大,外围区域的地表温度呈上升趋势,但这种趋势随距离变化在不断减弱,其有效影响范围在距样区边界120~240 m处。通过对比研究发现,城市中较大面积的公园绿地或水体其降温效应要比面积较小者显著,而水体对于周围热场的影响和敏感度要强于园林绿地。     

不同地被类型对城市热环境的影响研究

近些年来我国城市热环境急速恶化,特别是2013年我国南方多地出现突破历史极值的极端高温天气,严重影响了居民正常生活。本研究以深圳为例,运用气象站定点观测方法并首次引入运动样带观测方法对深圳市典型地被类型的气温进行监测、分析,探讨不同地被类型对城市热环境的影响。气象站定点监测实验从2011年6月至今,持续样带监测实验开始于2011年6月结束于2013年7月。本研究详细纪录了深圳市西丽大学城及其周边有典型地被类型的气温、太阳辐射、风向、风速等气象数据。根据不同城市景观分选出5种不同的典型城市地被类型：城市景观水、城中村、商业区、城市绿地、郊区。利用观测获得的具有高空间分辨度和高时间分辨度的实验数据对5种不同的地被类型进行分析比较,结果表明：5种不同城市景观的温度差异明显,商业区温度＞城中村温度＞城市景观水区域温度＞城市绿地温度＞郊区温度。城市绿化和景观水对城市热岛有明显的缓解作用,城市景观水可缓解城市热岛强度0.9℃,城市绿地可缓解城市热岛强度1.57℃。城市绿地的降温效果比城市景观水好,比城市温度的缓解效果强0.67℃。人类的周期性活动对区域城市热岛强度有明显的影响。一周时间内,商业区、城中村、城市景观水、城市绿地的城市热岛强度均呈“U”字形。周末四种地被类型的热岛强度比工作日要高,分别高出0.65℃、0.57℃、0.26℃、0.21℃。     

城市公园对夏季热环境的影响——以上海市中心城区为例

上海是我国城市化程度最高的城市之一,快速城市化导致了城市热岛效应显著增强,影响着城市生态环境。了解城市公园对热环境的影响,对指导本市绿地公园的规划与建设,缓解城市热岛效益具有实用价值和参考意义,对国内其他城市的相关研究也有一定参考价值。基于Landsat遥感影像和航空遥感影像,采用RS和GIS技术,定量分析了上海市建成区内的绿地公园对热环境的影响。结果表明:(1)研究区域内高温区域分布广泛,同时有低温区域分散分布,中环和内环的低温区域主要零星分布在河流及绿地公园等地,形成明显的热岛空洞,显示出绿地公园对城市热环境的降温效应;(2)绿地公园对周围区域降温作用明显,平均降温幅度为1.55 K,但降温作用存在明显差异,降温作用随距离增加而减弱,对周围200m区域范围内降温效果较为明显;(3)绿地公园对周围环境的降温作用与其本身结构特征等因素息息相关,降温幅度与公园内人工表面比重、水域比重、公园形状和面积存在较强的相关性,与景观聚集程度和植被分布的相关性相对较弱。     

绿化覆盖率对城市绿地破碎度与地表温度的关系的影响

优化绿地空间配置（如破碎度）是改善城市热环境的有效途径。然而绿地破碎度对城市热环境的影响可能随绿化覆盖率的变化而变化,对改善城市热环境提出了巨大挑战,但相关研究十分缺乏。以长沙市为例,利用Landsat地表温度表征城市热环境,使用解译于高分2号遥感影像的城市绿地图在1 m像元尺度量化绿化覆盖率和绿地破碎度（用绿地边界密度表征）。以419个1 km格网为分析单元,应用分段线性回归揭示绿化覆盖率与绿地破碎度间的非线性关系,识别绿化覆盖率阈值并以此为标准将419个1 km格网划分为高绿化覆盖率区和低绿化覆盖率区。以1 km格网平均地表温度为因变量,绿化覆盖率、绿地破碎度、水体覆盖率和裸地覆盖率为自变量从研究区、高绿化覆盖率区和低覆盖率区3个方面建立多元线性回归模型阐明绿地破碎度对地表温度的影响。最后进行方差分解分析绿化覆盖率、绿地破碎度和其他土地覆盖率对地表温度的独立和联合影响。结果显示,1）绿地破碎度随绿化覆盖率的增加先增加后降低,阈值为44.9%。2）整个研究区,4个指标可解释69.1%的地表温度变异,地表温度随绿化覆盖率、水体覆盖率、裸地覆盖率和绿地破碎度的增加显著降低。3）低绿化覆盖...     

城市绿地对周边热环境影响遥感研究--以北京为例

城市绿地是缓解城市热环境效应问题的主要因素之一,它不仅在宏观上影响城市区域尺度气候条件,而且在小区尺度直接影响到周边的热环境条件。本文从绿地景观格局的角度出发,利用遥感技术和地理信息技术,以北京市主城区的城市绿地作为研究对象,以绿地周边建筑物作为热环境影响承载体中介,分析了影响建筑热环境的绿地的主要景观因子,开展了城市绿地对周边热环境的影响范围、降温幅度以及绿地景观参数与降温幅度的相关关系研究。首先,从TM遥感影像上人工数字化选取了26个城市绿地斑块,同时提取了其周边建筑物像元;然后,基于定量遥感理论反演了绿地和建筑物的温度,并利用GIS工具统计了绿地和建筑的景观格局信息;最后,基于空间统计分析方法和等温线周长-温度曲线变点方法确定了城市绿地对周围建筑物热环境的影响范围,通过相关性分析探讨了城市绿地景观参数与其降温幅度之间的相关性。研究结果显示：（1）在100 m空间分辨率的尺度下,北京大部分城市绿地斑块对周边100 m范围内的建筑具有降温效应;面积在0.5 km2以上的绿地斑块,对周边100 m范围内建筑物具有明显降温效应,降温幅度在0.46~0.83℃之间,平均降温幅度为0.72℃;面积在0.5 km2以下的,具有较高植被覆盖度的绿地斑块有一定的降温效应,不具有较高植被覆盖度的绿地斑块降温效应不明显;（2）绿地斑块的周长、面积、形状指数和植被覆盖度与其周边建筑物的降温幅度没有显著的相关性。该结果表明,绿地的面积无论多大,其对周边环境的降温效应都限制在一定空间范围内;在布设城市绿地时分散型绿地比集中式大绿地对周边环境的总体降温效应更好。研究结果揭示了城市绿地对周边热环境影响的空间范围、降温幅度以及绿地景观参数与降温幅度的相关关系,可为城市规划建设及环境评价等提供科学参考。     

城市绿地对周边热环境影响遥感研究——以北京为例

城市绿地是缓解城市热环境效应问题的主要因素之一,它不仅在宏观上影响城市区域尺度气候条件,而且在小区尺度直接影响到周边的热环境条件。本文从绿地景观格局的角度出发,利用遥感技术和地理信息技术,以北京市主城区的城市绿地作为研究对象,以绿地周边建筑物作为热环境影响承载体中介,分析了影响建筑热环境的绿地的主要景观因子,开展了城市绿地对周边热环境的影响范围、降温幅度以及绿地景观参数与降温幅度的相关关系研究。首先,从TM遥感影像上人工数字化选取了26个城市绿地斑块,同时提取了其周边建筑物像元;然后,基于定量遥感理论反演了绿地和建筑物的温度,并利用GIS工具统计了绿地和建筑的景观格局信息;最后,基于空间统计分析方法和等温线周长-温度曲线变点方法确定了城市绿地对周围建筑物热环境的影响范围,通过相关性分析探讨了城市绿地景观参数与其降温幅度之间的相关性。研究结果显示:(1)在100 m空间分辨率的尺度下,北京大部分城市绿地斑块对周边100 m范围内的建筑具有降温效应;面积在0.5 km2以上的绿地斑块,对周边100 m范围内建筑物具有明显降温效应,降温幅度在0.46~0.83℃之间,平均降温幅度为0.72℃;面积在0.5 km2以下的,具有较高植被覆盖度的绿地斑块有一定的降温效应,不具有较高植被覆盖度的绿地斑块降温效应不明显;(2)绿地斑块的周长、面积、形状指数和植被覆盖度与其周边建筑物的降温幅度没有显著的相关性。该结果表明,绿地的面积无论多大,其对周边环境的降温效应都限制在一定空间范围内;在布设城市绿地时分散型绿地比集中式大绿地对周边环境的总体降温效应更好。研究结果揭示了城市绿地对周边热环境影响的空间范围、降温幅度以及绿地景观参数与降温幅度的相关关系,可为城市规划建设及环境评价等提供科学参考。     

城镇化与绿地退化对城市热环境影响研究

城市的发展和城市化进程的加速,导致建设用地的迅速膨胀和生态景观绿地的急剧减少,最终改变了城市热环境。以广州南部快速发展区为例,基于Landsat6遥感影像数据定量分析城市化及绿地系统的变化情况及其城市地表热场和热岛效应空间分布情况,探讨城市热场及热岛效应受城市化和绿地退化（以NDVI为表征）影响的定量关系。研究表明,广州南部地区的热环境状况与其地形特征之间有较密切的联系,城市热环境的分布变化与城镇建设用地和NDVI的分布变化有一定的相关性,特别是与NDVI呈现线性负相关,即地表温度随着归一化植被指数的增大而降低。结果表明,城镇化与绿地退化是导致城市热岛分布变化的影响因素之一。最后从生态角度出发,提出通过构建城市点状绿岛和带状生态廊道来改善城市热环境的可能性。     

北京市三种典型城市绿地类型的保健功能分析

随着城市化进程的加快,越来越多的城市居民的健康受到城市污染的影响,因而城市绿地对人体的保健作用日益受到重视。通过实地监测的方法,选择北京3种典型类型的绿地、在不同空间以及不同的季相条件组合下,对形成绿地保健功能的空气负离子浓度、空气温度、湿度、二氧化碳浓度、噪音等因子进行了研究。结果表明：（1）不同绿地类型的保健功能有较大的差距,以同一时段空气中的负离子浓度为例,其最大值发生在郊野公园（1810cm^-3）,高于单位绿地（980cm^-3）,远高于作为对照的商业中心（110cm^-3）;（2）在同一绿地的不同空间位置也存在明显差异,以道路绿化防护林带为例,林带中心空气中的负离子浓度高达1900cm-^-3,高于林缘（591cm^-3）和林外（120cm^-3）;（3）同一绿地保健功能随季相变化发生明显改变,在有叶期的道路绿化防护林带中心的空气负离子浓度（1900cm^-3）是落叶期相同位置空气中负离子浓度（750cm-^-3）的两倍多。空气温湿度、噪音、CO2浓度的空间和时间上的变化类似于空气负离子。本研究获得的数据支持了城市绿地保健功能理论,可为合理设计城市绿地增强其保健功能提供依据。     

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。     

城市绿地对热岛效应的缓解作用研究——以台州市为例

为了明确城市绿地及其组合对城市热环境的影响,采用实地调查与遥感相结合的方法获取了绿地类型和地表温度等相关数据,并应用统计分析方法对不同绿地类型及其组合的降温效应进行了研究。结果显示:(1)树林和混合绿地的降温效果明显好于草坪和裸地,但更易受到其周围一定范围内绿地分布的影响;(2)不同城市功能区内各绿地类型的降温效应存在明显差异;(3)降低光照强度和增加空气湿度可能是降温的主要机制之一。研究结果对于深入了解绿地类型的降温特征、指导城市绿地规划建设以及定量评价城市绿地建设均可提供技术支撑和科学参考。     

基于形态学空间格局分析的城市绿地对热环境的影响研究

城市绿地是改善热环境的重要方式之一,当前研究主要集中于以景观指数衡量的绿地空间形态与热环境之间的关系,较少关注以城市公园为主的绿地内部空间结构对热环境的影响及其规划设计实施的可操作性。基于另一种视角——形态学空间格局分析的7个指标量化绿地空间格局,以武汉主城区的其中25个绿地为研究对象,通过2018年9月15日Landsat 8遥感数据反演地表温度,从绿地的点面、边界、廊道三方面分析绿地空间格局对绿地内部平均温度(T)、降温幅度(ΔT)的影响。结果表明:25个绿地可分为内外降温显著型、内部降温显著型、降温效果一般型、降温能力较弱型4类绿地,它们具有显著差异的空间格局主要集中在核心、孤岛与分支。绿地空间格局对自身温度的影响上,T与核心、孔隙指标显著负相关,与孤岛、分支指标显著正相关,可通过提高绿地核心斑块的集中性、核心斑块内部边界营造、减少破碎化小斑块数量、避免仅一端连接核心斑块的廊道等措施,提高绿地自身的降温效果。环线、桥接以非线性方式影响T,可将二者的比例分别控制在5%、17%以内。绿地空间格局对周围温度的影响上,ΔT与核心指标显著正相关,与孤岛、边缘指标显著负相关。ΔT随边缘、分支指标的增加先快速下降后逐渐趋于平稳,需尽可能避免绿地核心斑块被割裂与出现分支。环线仍以非线性方式影响ΔT,适宜控制其比例在6%。     

城市热岛的遥感研究

随着城市建设事业的发展以及人为热释放的增多，城市热岛效应呈现不断增强趋势。将遥感技术与常规城市热岛监测方法结合起来，才能深入进行城市热岛监测研究。通过回归分析建立一定模式，将遥感手段获得的辐射温度（亮温）转换为常规方法所用的空气温度（气温）是城市热岛遥感研究的主要思路和方法。以武汉市城市热岛分析为例，本文探讨了城市覆盖层与边界层的热岛形成因子，城市热岛效应直接或间接对城市其他气候要素产生多种影响，并对城市居民生产生活和健康带来有利和不利的因素。     

中心城区公园绿地服务能力综合评价：模型与案例

公园绿地作为城市绿地系统中的重要组成部分,是城市典型开敞空间和居民重要的游憩场所,对维护城市生态、加强市民间交往有着重要意义。当前中国公园绿地服务能力的评价存在指标与视角单一等不足。针对这一情况,文章以广州市越秀区为例,尝试构建一种综合的、多视角的评价模型,该模型基于可达性、绿地本身质量及服务人口数据来尝试构建综合评价模型,对公园绿地服务能力进行综合评价。结果表明,(1)动态人群使用率回归模型能较好反映研究区公园绿地服务能力等级特征,整体分布具有异质性规律,高值区包括区域中部的中山纪念堂、人民公园及烈士陵园,低值区包括西南部二沙岛的广州发展公园、传祺公园、宏城公园及二沙岛体育公园。(2)耦合静态人口加权的综合评价结果中,高值区占比30.07%,低值占比70.1%;存在3个高值中心,为中山纪念堂、人民公园和流花湖公园;其中低值中最低的占比最多,高达31%。(3)综合评价模型中,越秀区公园绿地服务能力等级空间分布发生变化,等级由区域中心圈层扩散变为自西向东自由扩散分布,整体公园绿地服务能力降低。(4)人口数据从动态短期实际人流量和静态居住人口来表达服务综合人群的能力,并利用空间句法进行空间可达性分析,使结果更具预测性、有效性。综上,综合服务模型的构建为公园绿地服务水平研究提供了新的视角、手段和支撑数据,为相关研究提供理论参考;研究成果可为越秀区未来增量绿地分布的优质区域提供依据,有助于优化绿地综合布局,提高有限绿地资源的使用效率,为城市规划、政府决策提供参考。     

北京城市离退休居民与城市公园绿地关系

在入户抽样调查的基础上，分析总结了北京城市离退休居民与城市公园绿地的关系，结果显示，按照全部被调查人数计算，北京离退休居民平均每个月有11.0d去公园，平均每天在公园滞留1.1h，方便居民生活的小区分园数量和质量还不能完全满足要求，城市公园对居民的户外活动仍然十分重要，未来城市规划应该重视居住绿地建设，同时加强相关的基础研究。     

城市绿地的经济效益与开发模式

城市环境日益恶化,生活在城市中的居民渴望拥有绿色开敞空间,渴望生活在一个人与自然和谐相处的城市生态环境中。但城市绿地在建设过程中存在资金不足,与商业竞争用地等重重困难。通过对绿地的经济效益及绿地的不同开发模式的分析研究,提出进一步加快城市绿地建设的途径和方法。     

基于卫星遥感的合肥城市绿色空间对热环境的影响评估

城市绿地及其格局在减轻城市热岛效应方面有重要作用。作者基于卫星遥感开展城市绿色空间改善城市热环境的定量研究,以合肥市3个典型城市功能区(Urban Functional Zone,UFZ)为研究对象,基于Landsat 8 TIRS遥感影像、资源三号高分辨率影像,综合运用RS、GIS等空间分析技术,结合地理统计分析,表征了城市用地特征及其热环境效应,定量分析了小尺度下绿色空间降温特征,探讨了基于绿色空间构建调控城市热环境效应的策略手段,为规避不合理的土地利用与开发模式对城市热岛的影响,合理规划城市绿色空间单元,实现城市的可持续发展提供科学的理论基础和重要技术参考。研究结果表明,(1)在城市功能区尺度上,水体和植被呈现出相对较低的表观辐射通量密度(Apparent Radiant Flux Density,ARFD),分别为25.92 W?m~(-2)和27.95 W?m~(-2),而移动板房、在建用地、道路、低层建筑、高层建筑和人工复合材质的ARFD相对较高,分别为35.32、33.29、31.73、31.91、31.16和31.02 W?m-2。(2)在单元地块水平上,采用单位面积净表观辐射通量进行分析以消除不同大小地块的"尺度效应"。公园和以植被为主的地块对单位面积净表观辐射通量的贡献相对较小,为4.87 k W?hm~(-2)。(3)在景观格局水平上,地块内绿色空间的景观面积比例、最大斑块指数和景观聚集度指数与单位面积净表观辐射通量呈负相关关系,综合分析表明,地块内绿色空间面积越大,分布越集中,对城市热环境的控制作用越强。     

大西安都市圈城市热岛效应时空分布特征及AOD对热岛强度的影响研究

近年来,随着城市化进程快速发展以及城市气溶胶污染的加重,城市热岛效应(UHI)日益明显。以大西安都市圈为研究对象,利用2003—2018年MODIS LST数据提取了大西安近16 a的地表温度信息,基于Mann-Kendall非参数检验法、Pearson相关分析和R/S分析法等方法研究分析了大西安城市热岛效应时空分布特征,剖析了城市热岛强度与其影响因子的相关性,以及定量评估了气溶胶对城市热岛效应的贡献。结果表明,(1)大西安都市圈在2003—2018年间白天平均地表温度为21.68℃,夜晚为7.28℃,年均和季均地表温度均呈现上升趋势,整个研究区地表温度在空间上呈现北高南低的分布格局。(2)全年昼夜平均地表温度变化率分别为0.123℃·a~(-1)和0.051℃·a~(-1)。从四季地表温度趋势检验结果来看,夏季白天(P0.01)和冬季白天(P0.05)均呈现上升趋势;夏季、秋季和冬季在夜晚也呈现上升趋势,并且分别通过了0.05、0.05和0.01的显著性检验。(3)影响全年白天城市热岛强度的主要因素是NL、EVI、人口密度和不透水表面,在夜间影响因素主要为NL、AOD和不透水表面,其中,不透水表面是影响城市热岛的最直接因素。(4)估算得到气溶胶对稳定城市区域夜间UHI的贡献为(1.64±0.16)℃,对城市区域夜间UHI的贡献为(1.92±0.14)℃,由于城市区域周边工业工厂较多,因此气溶胶污染相比稳定城区较高。然而,通过治理气溶胶污染可以有效地缓解夜间城市热岛现象和热胁迫。     

基于LandsatTM影像的武汉市热岛效应研究

采用定量遥感与GIS相结合的方法,利用武汉市2006年TM遥感影像,定量分析武汉市植被指数和热岛效应的关系和空间分布。在空间剖面上,研究了植被指数（NDVI）与地表辐射温度的关系并对植被指数（NDVI）与地表辐射温度进行了回归拟合。在此基础上,研究了武汉市热岛空间分布,解释了武汉市热岛等级空间分布的特点。研究结果表明：植被指数（NDVll与地表辐射温度存在着明显的负相关性;随着植被覆盖的变化,城市建设用地的地表辐射温度明显比其他土地类型敏感;城市中工业区和人口活动密集的商业区热岛强度高;水体和绿地对于分割城市热岛和缓解热岛效应有显著作用。该研究可为城市生态规划、用地合理布局等提供参考。