近10 a武汉市城市热岛效应演变及其与土地利用变化的关系

城市化进程的加快,农村人口大量涌入城市,城市布局及局部气候改变等因素使得城市热岛效应问题日益突出,已成为当前城市环境研究热点之一。以武汉市为例,应用遥感技术与地理信息系统技术,选取2004~2015年5个时相Landsat系列影像数据,利用单窗算法反演地表温度,并以此为基础进行热岛强度分级,获取了近10 a武汉市城市热岛效应变化结果,并分析了武汉市11个辖区城市热岛效应动态变化特征及热岛效应与土地利用变化的关系。研究结果表明:(1)自2007年后,武汉市老城区热岛面积持续减少,而新城区热岛面积则持续增加,呈现出以老城区为中心向新城区扩张的趋势,至2015年,新老城区热岛面积仅相差20.74 km~2;(2)东西湖区、蔡甸区、江夏区与洪山区是近些年城市热岛面积增长较为显著的辖区,其中江夏区的热岛面积年际变化最大,最高值达95.42 km~2;(3)城市热岛效应与土地利用类型的面积年际平均值拟合关系显示,2004~2015年,城市热岛效应与建筑用地的R2值最大,为0.681 2,建筑用地面积的增加是城市热岛强度面积扩张的重要影响因素。     

武汉城市群夏季热岛特征及演变

利用2000~2010年共11期MODIS地表温度资料和多源多时相的遥感影像分类结果揭示武汉城市群的夏季热岛效应,反演并计算出10 a间武汉城市群日间和夜间的热岛强度变化、土地覆盖类型和城镇用地面积。在对不同时相的地表温度数据进行热岛指数归一化处理的基础上,分析了武汉城市群热岛的分布特征及年代演变,定量分析了武汉城市群以及中心城市武汉市不同热状况区面积的变化和热场的变迁。结果表明,武汉城市群夏季热岛效应较为明显,其中武汉市是主要热源和热中心;自2000年起,武汉城市群城乡温度差异逐步减小,热中心分布向外扩散,城市热岛区域急速扩张,整体热环境趋于恶化;新兴城区的开发增加了武汉市的热源分布,人工表面的增加以及自然表面的减少导致城市热岛效应不断加剧。     

基于CLUE-S模型的重庆市渝北区土地利用变化动态模拟

以重庆市渝北区为研究区域,运用CLUE-S模型,结合Logistic回归分析,分别以2007年和2009年为基期,对渝北区2013年土地利用情况进行模拟研究,在此基础上构建了渝北区2013~2020年3种不同情景的土地利用变化模式,模拟了3种情景模式下渝北区在2020年的土地利用空间分布格局。结果表明:(1)两期模拟的正确率分别达到了92.26%和94%,Kappa系数值分别为90.32%和92.5%,均取得了较好的模拟效果,说明CLUE-S模型适用于渝北区的土地利用空间格局变化的模拟研究,具有较好的模拟区域土地利用时空变化的能力;(2)地形、国道、省道、高速公路等主要道路、河流、城镇和村庄是影响渝北区土地利用空间格局变化的重要驱动因素;(3)在3种情景模式中,主要的用地格局变化均发生在两江新区,区内建设用地总体呈现向东北部扩张的趋势,表明区域经济社会发展政策对用地类型的变化具有较大的影响;(4)从促进城乡统筹和谐发展、土地节约集约利用、生态环境显著改善和保护耕地的区域发展目标而言,情景模式2为较为合理的发展模式。研究结果可为决策部门在土地可持续利用和土地管理方面提供参考依据。     

基于RS与GIS的无锡市城镇建设用地扩展时空特征分析

随着工业化的迅速发展,城市化过程加快,使得城镇建设用地需求增加,土地利用中的矛盾日趋紧张。从不同时相的城市及区域土地利用多源遥感信息提取入手,运用GIS空间分析方法,以“时间过程”与“空间格局”为主线,对无锡市城镇建设用地扩展的时间过程与空间格局特征进行分析,将区域城镇建设用地扩展与自然交通条件和社会经济条件进行综合研究,揭示了无锡市城镇建设用地扩展的时空分异规律。研究表明:改革开放以来,无锡市城镇建设用地扩展具有显著的阶段性,用地扩展模式反映了城市发育、成长乃至成熟的历程;自然交通、社会经济条件的差异以及政策的引导,无锡市城镇建设用地扩展的空间方位差异显著,具有较强的向心性,主城区不同时段扩展的主导方向明显,对其周围集镇具有强大的吸引力和辐射力,它主宰着周围一定范围内集镇用地发展方向。     

城市地表形态对热环境的影响——以上海市为例

基于遥感与GIS技术,利用Landsat7-ETM+影像反演地表温度,用社会经济统计数据、土地利用现状数据和道路交通网络数据计算城市景观形态参数以表征地表特征,从行政区(县)、5km间距同心环带和局部区块3个水平上划分空间单元建立数据样本,分析城市地表形态对热环境空间分布格局的影响。结果表明:(1)景观混合度和景观分裂度对地表温度有恒定的负向影响,区块连通性与地表温度负相关;(2)景观分裂度对热环境的影响取决于地类属性:分裂度大的增温地类,地表增温效应弱;分裂度大的降温地类,地表降温效应强;(3)人口密度和经济密度可对地表温度产生恒定正向影响;(4)人口密度、建设用地比例和房屋建筑比例是分布在区(县)尺度、同心圆环尺度和典型区块尺度上影响地表热环境最显著的地表形态要素。     

经济快速发展地区土地利用结构的时空演变——以苏锡常地区为例

利用1996～2007年苏锡常地区土地利用变更数据，从土地利用变化幅度、动态度、变化强度、相对变化率及景观生态学角度，对区域土地利用结构的动态变化及区域差异进行分析。研究结果表明：近十多年来，由于区域经济快速发展，工业用地扩展迅猛，城镇加速蔓延，从而导致区内耕地面积锐减，居民点及工矿用地、交通用地所占比例则逐年上升，交通用地的变化幅度及动态度最大；各用地类型的变化强度在此期间呈一定波动，除牧草地外，交通用地历年的变化强度之和最大，其次为园地、居民点及工矿用地、水利设施用地、耕地、其他农用地、林地、未利用地；区域土地利用结构逐渐向均衡状态发展，用地结构的均质性逐渐增强，地区土地利用结构渐趋稳定；各市耕地、居民点及工矿用地、其他农用地的变化幅度及相对变化率差别不大，而园地、林地、牧草地、交通用地、水利设施用地及未利用地的变化幅度及相对变化率区域差异较大，且三市园地、牧草地及未利用地的变化方向不一致。     

经济快速发展地区土地利用结构的时空演变——以苏锡常地区为例

利用1996～2007年苏锡常地区土地利用变更数据，从土地利用变化幅度、动态度、变化强度、相对变化率及景观生态学角度，对区域土地利用结构的动态变化及区域差异进行分析。研究结果表明：近十多年来，由于区域经济快速发展，工业用地扩展迅猛，城镇加速蔓延，从而导致区内耕地面积锐减，居民点及工矿用地、交通用地所占比例则逐年上升，交通用地的变化幅度及动态度最大；各用地类型的变化强度在此期间呈一定波动，除牧草地外，交通用地历年的变化强度之和最大，其次为园地、居民点及工矿用地、水利设施用地、耕地、其他农用地、林地、未利用地；区域土地利用结构逐渐向均衡状态发展，用地结构的均质性逐渐增强，地区土地利用结构渐趋稳定；各市耕地、居民点及工矿用地、其他农用地的变化幅度及相对变化率差别不大，而园地、林地、牧草地、交通用地、水利设施用地及未利用地的变化幅度及相对变化率区域差异较大，且三市园地、牧草地及未利用地的变化方向不一致。     

基于WRF模式的云南省干旱发生风险的预测分析

云南省作为西部大开发的典型省份之一,有着独特的自然环境和资源禀赋,但同时全省地形复杂多变且处于气候带的脆弱区,气候变率相当大.本研究在分析云南省近30年的土地利用/土地覆被变化的前提下,采用中尺度天气研究与预报Weather Researchand Forecasting (WRF)模式系统,对云南省未来40年干旱发生风险进行了预测分析.研究首先对WRF模式系统适用性进行了验证,重点分析了气温和降水两个主要干旱影响因子的未来时空变异特征.然后根据WRF模式系统的输出结果,选取了系列气象干旱指标因子,并采用综合气象干旱指数计算方法在空间和时间上对干旱发生风险进行了预测.从研究结果来看,加强对现用森林资源的保护,执行长期有效的生态工程建设,可以很大程度上减缓未来干旱发生频率.同时云南省当前“城市上山”等政策实施中也应考虑到建设用地扩张的不可逆转性,避免城市盲目上山.研究指出,未来区域发展规划应该对人为土地利用进行长期且合理有效部署,减少政策的不确定性,合理的区域发展规划是应对干旱风险的有效举措.     

近10 a武汉市城市热岛效应演变及其#br# 与土地利用变化的关系

城市化进程的加快，农村人口大量涌入城市，城市布局及局部气候改变等因素使得城市热岛效应问题日益突出，已成为当前城市环境研究热点之一。以武汉市为例，应用遥感技术与地理信息系统技术，选取2004~2015年5个时相Landsat系列影像数据，利用单窗算法反演地表温度，并以此为基础进行热岛强度分级，获取了近10 a武汉市城市热岛效应变化结果，并分析了武汉市11个辖区城市热岛效应动态变化特征及热岛效应与土地利用变化的关系。研究结果表明：（1）自2007年后，武汉市老城区热岛面积持续减少，而新城区热岛面积则持续增加，呈现出以老城区为中心向新城区扩张的趋势，至2015年，新老城区热岛面积仅相差20.74 km2；（2）东西湖区、蔡甸区、江夏区与洪山区是近些年城市热岛面积增长较为显著的辖区，其中江夏区的热岛面积年际变化最大，最高值达95.42 km2；（3）城市热岛效应与土地利用类型的面积年际平均值拟合关系显示，2004~2015年，城市热岛效应与建筑用地的R2值最大，为0.681 2，建筑用地面积的增加是城市热岛强度面积扩张的重要影响因素。     

基于TVX方法的南京市城区时空格局与地表温度的研究

随着全球气候变化和人类活动的不断加剧,导致生态、资源与环境问题日趋严重,区域空间格局变化与地表温度的研究已成为全球环境变化的热门和重点研究课题。采用2000年、2006年和2010年的TM遥感影像，结合GIS和RS技术研究南京市不同时期的时空分布特征、演变特征以及地表温度的变化。结果表明: 2000～2010年南京市城区建设用地面积增长幅度较大，而耕地面积却呈显著递减趋向，水体和草地面积基本保持稳定，林地面积略有增长。NDVI和MNDWI均与地表温度呈负相关，通过构建TVX空间观察南京城市化进程，发现植被覆盖度持续降低，地表温度急速上升，到2010年，所有土地利用类型的聚类点的转化轨迹趋于一点，变化向量幅度是：林地>草地>水体>耕地，研究结果表明林地和水域对城市地表热环境具有强大的缓解作用，在城市化进程中，要注重城市水域和林地的保护，同时要改善城市绿化、减少能耗和节制热源     

城市热环境的规划改善策略研究——以武汉市为例

随着城市热环境的恶化，城市中极热现象频率逐步增高。对于在城市尺度下提出的概念性的规划策略，因其缺乏可操作性并不能及时有效的缓解城市热岛现象。然而，在局部尺度下的策略一直难以提出，其中的一个原因便是对现有的关于城市微气候的研究缺少标准。在OKE教授团队提出的局部气候区（LCZ）概念的基础上，以武汉市为例提出一个通过量化的措施在局部尺度改善城市热环境的流程。方法上，利用ArcGIS和envi软件从Landsat-7的ETM+影像数据和武汉市的建筑矢量数据中提取出9个最常用的影响地表温度（LST）的地表指标，进而利用这9个指标通过K均值聚类的方法对武汉市研究区域进行LCZ划分。接着，利用普通最小二乘法（OLS）分析地表指标与LST的关系。以LCZ为框架，结合各地表指标与LST的相关性关系，从改善局部LST过高的角度出发，以分层结构和优先级的思路提出规划缓解策略。研究结果表明，案例中的武汉市研究区域被划分为7个LCZ，同时也定位出各LCZ中温度最高的热点，发现地表指标在不同的LCZ与地表温度有独特的相关性关系，因而针对不同LCZ中的热点提出了具体的地表指标参数值调整建议来改善热点的热环境状况。这可以在一定程度上有目标性的降低局部热岛的温度，同时至少在2个方面有助于城市微气候和规划的研究：(1）减小了城市热环境的研究尺度；(2）从规划角度提出了优化城市热环境的工作流程。     

基于HJＧ１B数据的武汉市LST反演及热环境分析

以HJ 1B CCD/IRS4为主要数据源，采用单窗算法，反演了武汉市夏季高温代表日的地表温度，并用MODIS地表温度产品对反演结果进行了验证。在此基础上，提取热场变异复合指数来分析城市热岛空间分布特征，给出了城市热岛效应的定量化描述，并就不同下垫面对热岛效应的影响进行了研究。结果如下：（1）武汉城市热岛呈现整体上交错分布而局部小聚集的不规则特点，大热岛之中存在一些温度更高的小热岛；（2）武汉市2009~2012年夏季高温日平均LST为30611 K，多数城区温度达到309～317 K；（3）主城区热场变异复合指数均超过了0015，表现为较强－极强的热岛效应；6个等级的热岛效应强度的面积比例依次下降，而对应的LST平均值则逐渐升高；(4)不同地表覆盖类型LST相差较大，其在地表类型面积构成中的比例不同。研究成果可为城市热环境监测与生态评价提供科学依据     

合肥市PM_(2.5)浓度时空分布特征及影响因素分析

利用2017年合肥市污染监测站点PM_(2.5)浓度数据、气象数据以及土地利用类型数据,结合随机森林算法(RF)与土地利用回归模型(LUR),模拟合肥市PM_(2.5)浓度空间分布,并利用主成分分析法对PM_(2.5)影响因素进行分析。结果表明:(1)合肥市PM_(2.5)浓度日变化特征大致呈双峰变化,春季、夏季及秋季的峰值多出现在8∶00～9∶00,而冬季的峰值则出现在10∶00～11∶00。低谷值大致都出现在15∶00～17∶00。全年PM_(2.5)浓度变化趋势与春季类似。夏季PM_(2.5)浓度变化最为平稳。(2)2017年合肥市PM_(2.5)浓度分布由城市中心向外减弱,形成北高南低,西高东低的空间分布格局。(3)影响因素方面,PM_(2.5)浓度变化与降水、风速以及相对湿度等呈负相关关系,日照对PM_(2.5)浓度的影响较大,气压及其他污染物与PM_(2.5)浓度呈正相关关系,其中NO_2对PM_(2.5)浓度的影响力度较大。     

城市热场剖面的分形维数计算及其意义研究——以上海中心城区为例

城市热环境是城市中建筑物的不断增加及人类活动、大气状况、地表热量传输等多种因素综合作用的结果,因此城市往往具有极为复杂的热表面。由于热量分配、传输具有一定的复杂性,传统的模型预测与定点观测方法在分析城市热表面空间结构及其形成机制方面存在一定的不足。随着空间信息科学的发展,卫星遥感技术为获取城市热场信息提供了可靠的手段。选用上海市2000年6月14日的Landsat ETM+热波段影像,首先反演城市地表温度,再引入剖面线分形的方法,在GIS的支持下,计算从人民广场出发的8个方向的分维数,并进一步探讨剖面线分形的意义,得到如下结论：城市热表面的剖面线具有明显的分形特征,8个方向的分维数为1.530 0～1.780 6,表征不同剖面线的复杂程度。热场表面剖面线的分维数揭示了3个方面的意义：首先不同的分维数反映热场不同方向上温度变化的复杂程度;其次,相对于城市中心,反映不同方向上城市边界形态的差异性;第三,进一步揭示不同方向上,下垫面土地利用类型空间组合变化的复杂程度。     

基于定量遥感技术的重庆市热岛效应

近年来，城市热岛效应不断增强，已经成为一个突出的城市环境问题。重庆市作为长江中上游特大型城市，工业发达，经济快速发展，市区热岛效应明显，但是很少对其研究。以2007年Landsat5 TM影像为数据源，利用单窗算法对重庆市城市地表温度进行反演，并进行城市地面亮温等级划分，在从城市土地利用类型、NDVI等方面对重庆市城市热岛效应强度和空间格局分布及其特征进行了探讨。结果表明：城区热岛现象显著，且分布不均匀；不同土地利用类型对热岛效应影响不同；城市地面亮温与NDVI呈明显的线性负相关关系。最后结合重庆市的特殊地形，提出了以下解决城市热岛效应的对策：加强城市规划，调整城市结构；构建最佳绿化结构，提高城市绿化率；改变能源结构，提高能源利用率，控制工厂废气排放量。     

城市化与北京增温的协整分析

城市增温现象和城市热岛效应对人居环境的影响日益显著，而城市化是否是城市增温现象的一个主要影响因素，为此。利用协整分析等经济计量方法研究城市化对城市增温现象的影响。协整分析是近年来计量经济学发展的最新成果，能够揭示变量之间存在着的长期均衡变动关系。分析发现，城市化因子与城市气候因子之间存在着协整关系。长期看北京市的年平均最低温度与人口密度基本上处于同步增长状态；短期内城市气温的变动受人口和城市化因素的影响较大。为此可知，北京市70年代以来，城市气温的升高基本上与城市化的发展相一致。二者具有长期协同变动的均衡关系。这些发现对我们制定减缓城市热岛效应的城市规划以及合理人口规模的城市发展战略都有很大的帮助。     

基于地理探测器的城市热岛驱动因素分析——以武汉市为例

城市热岛是由地表特征、社会经济和气象等因素综合引起的环境问题，具有显著的季节差异。大量的研究分析了土地覆盖类型、地表覆盖指数、景观指数等和城市热岛之间的相互关系，忽略了气象因素以及气象因素、地表特征与社会经济之间的交互作用对城市热岛的影响。在分析武汉市不同季节热岛强度及空间自相关分析的基础上，采用地理探测器研究了不同季节城市热岛强度的驱动因素及其交互作用和热岛风险区探测。结果表明：武汉市各季节热岛强度在空间上呈现强烈的集聚特征。按春夏秋冬顺序，武汉市4个季节热岛强度的主要驱动因素分别为地表特征、社会经济、社会经济和气象因素，四季对应的主要驱动因子分别是土地覆盖类型、夜间灯光、夜间灯光和气压。在11个驱动因子的交互影响中，四季热岛强度交互影响作用最大的分别为土地覆盖类型与夜间灯光、土地覆盖类型与NDVI、土地覆盖类型与夜间灯光、气压与土地覆盖类型或与NDVI。风险探测结果显示春夏秋冬平均热岛强度最高的分别为城市建成区、城市建成区、城市建成区、裸地和低植被覆盖区，最低的分别是水体、水体、水体、植被；四季的平均城市热岛强度随着夜间灯光的增加而增加；NDVI子区域平均热岛强度呈现先上升后下降的趋势；气压子区域平均热岛强度总体呈现逐步上升的趋势。这些结果揭示了热岛强度的季节变异特征，可为缓解城市热岛效应措施的制订提供依据。     

2015年冬季苏州城市热岛特征研究

基于Landsat土地利用类型分类资料、夜间灯光影像资料、自动气象站资料以及大气边界层探测资料，划分出城市、郊区以及湖区代表站，分析了苏州2015年1月城市热岛日变化、昼夜差异特征以及城、湖温度差日变化特征，并对苏州城市热岛分布特征以及城、湖大气边界层结构差异进行分析。结果显示：(1)白天热岛强度小，09~17时热岛强度均小于1℃，最小值仅为02℃；夜间热岛强度大，19~05时热岛强度维持在12℃以上，最大值为17℃。(2)城、湖温差白天为正，夜间为负，市区变温速率比湖区快约02℃/h。(3) 苏州白天热中心形状不规则，范围大，城郊温差小，夜间形成单一封闭稳定热中心，热中心形状与市区有较好对应，城、郊温差维持在15℃左右。冬季地面盛行西北风，太湖湖陆风现象显著，湖陆风和盛行风向共同影响城市热羽向西南方向发展。（4）城、湖虚位温廓线在白天差异小，均有不稳定边界层形成，夜间市区仍维持不稳定边界层，而湖区有稳定边界层发展，近地层内干岛效应显著。(5)城市热岛影响范围有明显日变化特征，白天城市热岛影响范围小于40 m，夜间大于200 m。     

三峡库区城镇建设用地驱动因子路径分析

随着三峡大坝的修建．三峡经济飞速发展．带动了利用三峡库区城镇建设用地的变化。本文以三峡库区21个县市1995—2005年城镇建设用用地的变化量为主要研究对象。结合1995-2005年期间第二产业与第三产业的集中指数与区位商的空间分布变化。采用路径分析建模的方法。奠立了城镇建设用地与固定资产投资、社会商品零售总额、第二产值、第三产值及城镇人口的路径模型．确定了备影响因子对蜮镇建设用地变化的影响程度。其中第二产值对城镇建设用地的变化影响最大．影响力最小的是城镇人口。此项研究进一步验证了路径分析模型在土地利用变化驱动力分析研究中的可行性．同时也为库区城镇建设用地的控制提供了参考。