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。     

重庆主城区建设用地扩展的时空特征及驱动因子分析

以多时相的遥感影像为基础，选用归一化裸露指数（NDBI）、重归一植被指数（RDVI）和改进的归一化水体指数（修改后的NDWI），通过阈值分割、掩膜处理提取建设用地信息，结合重庆主城区的社会经济数据，利用扩展速度指数、扩展强度指数、扩展弹性指数、紧凑度指数、建设用地扩展系数及扩展方向分析研究了不同阶段建设用地扩展的时空动态特征，并运用灰色关联分析，对建设用地扩展的驱动因子进行探讨。结果表明：1988～2011年重庆主城区建设用地扩展了39332 km2，扩展速度和扩展强度呈现增大的趋势；扩展弹性系数、建设用地扩展系数波动变化，反映了重庆主城区建设用地逐渐由粗放型向集约型转变；建设用地扩展的空间分析表明重庆主城区的城市形态由非紧凑型向紧凑型发展，同时扩展方向具有明显的分异性，主要向正北和西北方向扩展；人口增长，尤其是城市人口的增长是重庆主城区建设用地扩展最主要的驱动因子；经济发展、产业结构变化与建设用地的扩展也有明显的相关性     

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。     

夏季城市景观格局对热场空间分布的影响——以武汉为例

城市热岛效应是城市生态环境状况的综合体现，探讨城市景观格局对热场空间分布的影响机制对于优化城市空间布局、提升城市生态环境质量有着重要意义。选用2016年7月23日Landsat8遥感影像进行武汉主城区景观类型划分和地表温度反演，从斑块、斑块类型、景观水平3个级别选取所有常见景观指数表征城市景观格局特征；按3 km×3 km大小的网格将武汉市主城区进行格网划分，构建格网内各景观格局指数与地表温度的关系，并进行主成分综合回归分析，探讨城市景观格局影响夏季热场空间分布的主要特征。结果表明：（1）76%的景观指数与地表温度的线性关系在0.01的置信水平是显著的，但各景观指数之间相关性较强，信息交叉重叠严重。（2）在所有景观指数中，对地表温度影响最大的依次是水体斑块类型面积（CA_W）、建设用地斑块类型所占景观面积比例（PLAND_C）、绿地类型核心斑块占景观面积比（CPLAND_G）、绿地类型相似度均值（SIMI_MN_G）及绿地类型邻近指标均值（PROX_MN_G）。（3）当其他因素不变时，格网内建设用地每增加10%，地表温度上升1.0℃；水体面积每增加10 hm，地表温度下降0.2℃；绿地核心面积比例每增加10%，可降温1.0℃；相似度均值和邻近度均值每增加0.1，可降温0.09和0.08℃。 关键词： 景观格局；热场；格网化；多因子；热岛效应     

武汉市耕地资源非农化过程的时空变化特征分析

耕地非农化现象是实现工业化和城市化所必须付出的一种代价，已经成为经济发展和城市化，工业化进程中的一个普遍现象。根据武汉市1988-2002年来耕地资源变化的详查数据资料，分析其耕地资源非农化过程的时空变化特征。结果表明：①1988-2002年武市非农建设用地扩张占用耕地面积16394.57hm^2，占耕地资源减少面积的48.75%,耕地非农化成为耕地资源减少的一个重要的原因。②近年来城市非农建设基本上是占用质量较好的耕地，以灌溉水田和菜地为主。③随着城市化进程的加快，耕地非农化的速度在加快。④耕地非农化的区域差异明显，主要集中颁在城市主城区的新区及城郊区。⑤耕地非农人的区域指向性变化明显，主城区扩展的建设用地主要以城市、建制镇、村庄等居民点用地为主，城郊区以交通用地及工矿用地为主。     

长江沿岸中心城市土地扩张时空演化特征——以宁汉渝3市为例

基于国家新型城镇化与"T"字型发展战略理论内涵,选取长江沿岸上、中、下游中心城市重庆、武汉和南京为实证研究对象,以1980、1990、2000、2010年4期遥感影像资料为基础数据源,通过RS、GIS和景观生态结合分析,分别对其城市扩张强度、城市扩张类型和城市建设用地扩张弹性进行对比分析,并采用景观指数进行了进一步分析和验证,从而系统分析了近30 a来3个城市建设用地扩张的时空特征与内在机理。结果表明:(1)30 a来,南京、武汉和重庆3市城市扩张强度均呈明显上升趋势,总体呈现南京市>武汉市>重庆市,但2000年是一个分水岭,之后重庆市城市扩张增速赶超武汉市,南京市反而增速最低;(2)对城市扩张类型分析表明,南京市始终以边缘式增长为主;武汉市在2000年之前以飞地式扩张主导,2000年之后呈现边缘式增长;重庆市以边缘式增长为主,但2000年之后飞地式增长迅速;(3)从城市建设用地扩张弹性分析表明,1980~2010年南京市土地扩张相比城市人口开始减缓,而武汉市和重庆市在2000年以后城市扩张速度远远超过城市人口增长速度;(4)景观指数验证分析结果显示,遥感分析、地理信息分析和景观生态分析的结合能够很好反映城市建设用地的扩张过程及演化特征。     

川东平行岭谷区土地利用变化时空分异特征

川东平行岭谷地区生态地位十分重要，研究其土地利用变化及其影响因素具有重要的意义。利用1986、2000和2007年的Landsat TM影像，辅以10 m分辨率的SPOT影像和野外调查，结合土地利用程度、土地利用效应指数探讨了平行岭谷地区土地利用/土地覆被的空间格局和变化轨迹及其相应的生态效应。结果表明，研究区土地利用格局受地形空间分异明显控制；1986~2007年，土地利用变化总体特征是建设用地、水体增加，耕地减少，耕地 耕地 建设用地变化迹线占1986~2007年建设用地变化量的6647%，建设用地的增加主要以2000年后的耕地转入为主；邻近主城所在地的岭谷条带土地利用程度指数增加快于相隔较远的其它各区；总的说来，土地利用效应的增加和强化大于恢复和减少。研究区土地利用变化的因素可归纳为主城区的通道效应、岭谷区交通线的节点效应和河流廊道引起的土地利用变化。进一步的研究应揭示平行岭谷地区通道驱动效应和低山阻隔效应综合作用下土地利用演变过程和景观生态多样性的维持机制，模拟通道驱动效应与生态安全双重约束下的土地利用优化格局     

景观格局影响下的南京市热舒适度动态变化

城市热舒适度的评价是判断热环境优劣的主要方式，其结果可为城市规划、改善城市热环境提供科学依据，而温湿指数(THI)综合反映了温度和湿度两个因子对人体热感的影响，是衡量城市热舒适度的一项重要指标。选取江苏省南京市作为研究区，以1994、2000、2010和2013年夏季Landsat遥感影像数据和土地利用现状数据为数据源，反演地表温度，并结合归一化水汽指数(NDMI)对传统温湿指数进行改进，在此基础上分别从宏观和微观两个层面分析了南京市热舒适度的动态变化，通过计算景观格局指数，分析不同热舒适度分级下景观格局指数的变化，统计了2.5 km尺度上单元格网温湿指数平均值及变异系数并对其与景观组成和结构特征的相关性进行了研究，从微观尺度上探讨城市景观格局与城市热舒适度之间的关系。结果表明：宏观上，从1994年到2013年景观格局对南京市热舒适度的影响不断加深，影响面积和强度都不断增大，城市热环境逐渐恶化；微观上，景观类型组成和结构对城市热舒适度有不同程度的影响，水体、耕地、林地能显著改善热舒适度，其中水体对热舒适度的改善效果最好，其景观优势度越大、分布越集中，效果越明显；反之，建设用地优势度越大、聚集度越高，热舒适度越差。 关键词： 城市热舒适度；改进型温湿指数；景观格局指数；动态变化；南京市     

南京江北新区城市规划对区域热环境影响的WRF模拟研究

区域热环境问题是影响城市生态环境的重要因素之一,如何通过合理的城市规划从而最大限度降低热环境问题带来的负面影响,是城市规划需要解决的关键问题之一。以南京江北新区为研究对象,基于城市规划下垫面类型数据,利用WRF模式(Weather Research and Forecasting model,WRF)来模拟近地表气温变化,进而分析研究区域热环境对城市规划的响应。研究表明:(1)高时空分辨率土地利用数据的输入能够显著提高WRF模式模拟的近地表气温精度,在此基础上耦合城市冠层模式,可以更准确地反映城市内部气温变化情况;(2)区域热环境受城市规划中土地利用类型变化的影响显著,城镇用地增加区域的气温变化幅度在不同时段有差异,其中气温升高幅度最大为1. 8℃,出现在20∶00～22∶00时段;相比于自然地表,城镇用地呈现出升温快和降温慢的特点;(3)与2013年相比,2030年研究区热岛范围扩大,热岛强度增强。因此,初步建议在城市规划时,除有效控制城镇用地增长外,需考虑该用地的分散布局,将其对热环境造成的影响降到最低,更有利于江北新区生态规划建设。     

基于安徽省土地利用变化的地形梯度效应分析

为揭示地形因素与土地利用空间格局演变的关系,以安徽省2000年、2005年以及2010年Landsat TM影像和DEM数据为数据源,利用坡向、地形起伏度、坡度变率和地形位指数多种地形因子,并结合地学信息图谱分析理论从综合角度系统研究土地利用结构时空分异格局在地形梯度上的变化特点及其规律。结果表明:1)研究区主要的土地利用类型是耕地和林地,其次是建设用地和未利用土地,且建设用地面积逐期增加趋势显著。2)2000~2010年研究区不同土地利用类型在不同地形梯度区间的分异规律存在明显差异。低地形梯度范围是耕地、水域和建设用地的优势分布区;中地形梯度范围是草地的集中分布区;林地的优势分布区集中在高地形梯度范围。3)2000~2010年研究区土地利用图谱以稳定型和后期变化型为主,低地形梯度和高地形梯度是稳定型图谱的集中分布区,中低、中高和高地形梯度范围是后期变化型图谱的优势分布区。2000~2005年林地的优势分布区有向较低地形位梯度扩张的趋势,其中,耕地是主要的转入来源。2005~2010年耕地的优势分布区有向较高地形位梯度扩张的趋势,变化模式主要为:"林地–耕地"、"未利用地–耕地"和"草地–耕地"。     

基于POI数据的武汉市夏季热场主导因素多尺度分析

分析不同尺度下土地覆被、人类活动等因素对地表温度影响作用大小,可为城市生态空间布局调整优化提供参考。以兴趣点(Point of Interest, POI)数据表征人类活动强度,利用大气校正法反演2016年夏季武汉市外环线区域地表温度,借助最小二乘法在500、1 000和2 000 m 3个尺度下定量研究地表温度与POI密度、归一化植被指数和归一化水体指数的相关性及作用大小,并分析各变量对地表温度的相对重要性。研究表明:(1)3种尺度下,POI密度均与地表温度呈显著正相关关系且相关系数随尺度增大而增大;归一化植被指数和水体指数与地表温度呈显著负相关关系,归一化植被指数与地表温度相关系数随尺度增大而减小,归一化水体指数与地表温度相关系数随尺度增大而增大;(2)武汉市热场空间是自然生态环境和人类活动共同作用的结果;(3)POI对地表温度的解释作用占较大权重,是热场空间形成的重要因素。POI对于地表温度解释的相对贡献度最大,在研究城市热场影响因素中,POI可用来反映人类活动强度,对遥感信息有较好的补充作用。     

太湖流域近25年土地利用变化对生态耗水时空格局的影响

为了评估流域土地利用变化对生态系统水量调节能力的影响,从生态水文的新角度来管理流域水资源,本文借助遥感、野外监测等方法获取地表基本参数,基于GIS技术与方法,以网格为基本单元,计算流域生态耗水量,评估太湖流域近25年土地利用变化对生态耗水的影响,结果表明:(1)近25年的年总耗水量高值区域主要分布在流域的浙西区、环太湖的北缘以及湖西区林木分布区,耗水量及其截留量、蒸散量等分量的空间分布特征基本和土地利用类型的植被覆盖度一致,耗水量较大值区域对应着植被覆盖度较高区域;(2)太湖流域1985~2000年以及2000~2010年耗水量显著减少的区域明显多于流域耗水量增多的区域,减少区域主要分布在浦东浦西区、苏锡常区和杭嘉湖区三大区域的建设用地的周围,多受建设用地扩张侵占了耕地的影响;(3)1985、2000、2010年年耗水量分别为1068.8、1041.5、960.2 mm,1985~2000年间的减小幅度(2.53%)明显小于2000~2010年间的幅度(7.78%),与太湖流域的近25年耕地面积1985~2000年减少程度(3.99%)和2000~2010年减少程度(11.09%)保持一致。     

基于局地气候区的武汉市地表热环境研究

对城市热环境与城市形态特征间关系的定量分析，能为城市国土空间规划、城市生态环境的改善提供依据。局地气候区(Local Climate Zones, LCZ)可以很好反映城市局部气候的差异，因此可以基于LCZ构建局部气候与城市形态之间的定量关系来研究城市热环境。利用Landsat-8遥感数据反演地表温度，基于Sentinel-2数据利用深度学习方法进行局地气候区分类，分析各类别LCZ的地表温度与城市地表形态的关系，以此分析武汉市地表热环境特征。结果表明，不同LCZ类别间的地表温度存在较大差异，城市形态对地表温度有较大影响。其中：(1)LCZ10(重工业)温度最高，LCZG(水体)温度最低，且夏季各类别的温差大于冬季；(2)密集型建筑(LCZ1-3)的地表温度比开阔型建筑(LCZ4-6)高，低层建筑比高层建筑的地表温度高；(3)城市形态中对地表温度影响较大的为水域比例(WSF)、建筑高度(BH)和建筑比例(BSF),其中水域比例(WSF)和建筑高度(BH)与地表温度呈明显的负相关，建筑比例(BSF)与地表温度呈正相关。     

基于生态安全的三峡库区重庆段土地利用冲突识别

以三峡库区重庆段为研究区,基于生态安全视角,以生态敏感性与生态系统服务功能重要性评价结果提取生态源地,采用最小累积阻力模型构建生态安全格局,在生态安全格局基础上对三峡库区重庆段2015年的土地利用冲突进行识别,以期为三峡库区重庆段土地利用规划管理提供参考依据。结果表明:(1)耕地冲突分布较为分散,极严重冲突集中分布于奉节县、开县、石柱县与涪陵区,严重与较严重冲突集中分布于重庆市主城区的外围区县,一般与不冲突集中分布于长寿区和巴南区;(2)建设用地冲突分布较为集中,极严重冲突集中分布于重庆市主城区,严重和较严重冲突分布较为分散,各区县均有分布,一般和不冲突也集中分布于重庆市主城区,且大多位于极严重冲突的外围;(3)综合土地利用冲突的极严重冲突集中分布于重庆市主城区的中心区域与奉节县,严重与较严重冲突各区县均有分布,一般与不冲突集中分布于极严重冲突的外围区域。     

重庆市主城区城市扩张对生态系统服务影响的时空评估

城市建设用地扩张存在无序蔓延的现象,这种现象导致了生态系统服务功能的衰退,进而影响社会、经济和生态的协调发展。以重庆市主城区为研究对象,基于DMSP/OLS数据和Landsat数据分析了2005～2015年城市扩张的时空特征,基于MODIS NDVI数据、农作物产量数据、植被覆盖类型数据、气象数据和土壤类型数据等,利用食物供给模型、CASA模型和SCS_CN模型模拟了2005、2015年单位面积粮食供给、NPP和径流深度的空间分布与变化,最后,通过相关性分析阐述了不同发展区域生态系统服务的时空变化和权衡协同关系变化,探讨了城市扩张过程中面临的问题与挑战,并对未来城市发展提出几点建议。主要结论如下:(1)将重庆市主城区按照发展水平的高低划分为发达区、发展区和远城区;时间方面,2005～2015年建设用地共增加了373.9 km~2,发达区由于建设用地分布处于较饱和状态,建设用地的扩张量最小,发展区的扩张量最大。空间方面:建设用地沿着东北西南方向延伸扩张,东北偏东方向的渝北区和江北区受"两江新区"建设的影响,建设用地增量最大;(2)2005和2015年食物供给、固碳和土壤蓄水服务功能在发达区最低,发展区次之,远城区最高,且三种生态系统服务功能均存在显著衰退现象,衰退幅度最大的区域是发展区,与城市扩张最剧烈的区域在空间上吻合;(3)生态系统服务之间的权衡与协同关系受城市发展程度的影响;(4)发展区是生态系统服务功能下降最大的区域,食物供给是衰退最显著的生态系统服务功能。通过研究发现,重庆市建设用地扩张存在"冒进"蔓延的现象,这种现象破坏了生态系统功能,降低了环境容量,影响市民居住的舒适性,为此针对城市扩张过程中出现的问题提出了几点发展建议。研究结果引为解析重庆市主城区城市化过程中的问题成因,寻求城镇化的协调发展之路,合理规划城市发展提供了科学依据。     

贵州省大坝土地利用变化及驱动力分析

选取贵州省万亩（1亩=1/15 hm2）以上的坝子为研究对象，以GIS为技术支撑，通过空间叠加分析，提取研究区10 a来的土地利用/覆被信息，并结合相应的社会经济统计数据，进一步分析引起变化的驱动力影响因子。结果表明：（1）2000~2005年、2005~2010年两个时段，耕地面积一直在持续减少，第二时段的变化比第一时段更剧烈；林地、城镇建设用地、农村居民点、水域、道路在两个时段都不同程度的增加，其中城镇建设用地、农村居民点在第二时段比第一时段增加的速度更快，其它3种地类增加的速度有所减缓；灌木总体变化是出现先减后增的趋势；（2）耕地在2000~2005年的流向主要是林地，在2005~2010年流向主要是居民点和城镇建设用地；（3）研究区土地利用变化受人口、经济效益、政策的影响     

1989~2015年武汉市城市格局时空演变分析

城市格局时空演变以土地利用变化为承载，为城市用地调控、空间发展政策的制定提供依据。以武汉市主城为实证区，采用1989、1999、2008和2015年4期Landsat遥感影像为数据源，综合空间信息技术、用地扩张量化分析方法研究城市土地利用转换关系，测度建设用地扩张强度、弹性与方向，揭示城市格局时空演变过程。结果表明：1989~2015年间，武汉市主城区土地利用变化以建设用地扩张、未利用地和耕地减少为主，经济增长与建设用地扩张关联度高；主城区建设用地在1999年之后扩张速度明显加快，总体扩张强度逐步加强。建设用地扩张呈现时空不平稳状态，扩张主要集中在以汉阳、青山为代表的城郊过渡带区域，以及硚口、武昌等老城区的更新改造区域，1989~2008年间扩张方向以偏西向为主，2008~2015年间扩张方向以东南向为主，反映城市区域发展阶段的差异和空间开发政策变动的影响。     

石家庄市城市边缘区扩展遥感分析研究

利用两期(2002年和2007年)的IKONOS、QuickBird、CBERS-02B为数据源,通过分析不同时期土地利用类型的变化过程,重点是城市边缘区的变化,进行城市边缘区扩展研究。研究内容主要为城市边缘区扩展中不同土地利用类型的动态变化,包括空间分布、类型、数量。研究表明,城市扩展的变化主要发生在城市边缘区,2002至2007年间,城市边缘区各种土地利用类型的数量有明显变化。主要是农业用地的减少,从61.94%减少到了53.07%,减少比例接近9%,转换为水域和其他用地、工业用地、居住用地。研究成果为石家庄城市规划建设提供了基础数据。     

太湖流域水敏性与建设用地扩张的关联评价

水是流域空间管理最重要也是最敏感的要素，流域不同区段的水敏性差异会对建设用地扩张形成不同的限制性影响。从流域空间综合管理的视角出发，尝试从水资源、水生态、水环境、水灾害4个方面构建流域水敏性分区评价指标及方法，以太湖流域为例开展基于小流域单元的水敏性评价，并采用1985、1995、2007、2017年4个典型年份的土地利用数据，刻画了过去30余年太湖流域建设用地扩张与水敏性之间的关联关系。研究表明：（1）1985~1995年间，太湖流域建设用地扩张与水敏性基本上没有关联，高水敏区建设用地扩展强度最高；（2）1995~2007年间，空间扩张与水敏性的关联性增强，建设用地扩展强度随水敏性增强而下降，扩展强度较大区域以低水敏区域为主；（3）2007~2017年，建设用地扩展强度显著提升，拓展空间主要布局在低水敏区域，水敏性对空间扩张的约束性在增强；（4）虽然太湖流域水敏性对建设用地扩张的限制作用在提升，但二者关联度还不够高，水敏性还没有成为建设用地扩张的关键约束。研究结果可为协调流域经济社会发展与资源环境关系、制定适应水敏性的空间管理政策提供科学依据。