北京城市热岛的定量监测及规划模拟研究

为定量地评估北京城市热岛现状并预测未来北京城市热岛发展趋势,分别采用气温资料、遥感资料和城市规划资料进行了研究分析。对北京20个气象台站按照台站距离城市中心的距离划分为远郊、近郊和城市三类,分别计算三种类型站点经过海拔订正后的年平均气温,利用1971-2012年城市站和远郊站的年平均气温差值估算北京气温热岛的时间变化;利用1987-2012年的NOAA/AVHRR和Landsat-TM两种不同分辨率的卫星资料,采用定量化的指标--地表热岛强度和热岛比例指数分别估算了不同时期北京地区和城六区热岛强度和范围,并对北京平原地区的城市热岛状况进行了评估;利用2020年的北京城市规划土地利用资料,结合2008年的城市热岛现状监测结果对2020年的北京热岛状况进行了模拟分析。研究结果表明,北京城市的气温热岛与遥感监测地表热岛在时间变化趋势上具有一致性,不同分辨率卫星资料监测地表热岛在时空分布上也具有一致性。其中1971-2012年,以年平均气温计算的北京城市热岛强度增温率为0.33℃·（10 a）-1,近5年（2008-2012）平均热岛为1.12℃。遥感监测结果显示1987-2001年北京地区的热岛持续增强,2001年之后由于北京申奥的成功进行了大面积的旧城改造和绿化,使得城市热岛强度和范围在2004年和2008年有所降低,2008年之后城市热岛继续向东、南和北方向扩展,并出现了中心城区热岛与通州、顺义、大兴、昌平热岛连成片的趋势,到2012年城六区热岛面积百分比已从1990年的31%增加到77%。由热岛比例指数确定的北京各区县热岛强度排名前三分别是城区、海淀和丰台,延庆县最低。对2020年城市规划图热岛模拟结果显示北京热岛已由“摊大饼”演变为“中心＋周边分散”模式,中心城区热岛强度和范围明显减弱,周边广大远郊区将出现分散?     

北京市土壤重金属形态分析

采用Tessier连续提取法对北京市朝阳、通州、石景山、海淀、顺义等地土壤进行重金属元素锌、铅、铬的形态分析,并用原子吸收分光光度法测定了重金属元素的含量。研究结果表明,在所测区土壤中,铬主要以可交换态和残渣态存在,说明元素铬较活泼,具有潜在的环境影响能力;锌元素主要以有机结合态和残渣态存在,说明元素锌相对比较稳定;而铅则主要以可交换态形式存在,说明铅最为活泼,应该给予更多的关注。     

基于1998—2017年夜间灯光数据的粤港澳大湾区核心区城市建成区时空动态研究

随着城市化进程的推进,城市扩张加剧了人地关系的矛盾,调整和优化城市空间格局成为城市发展的重要举措。基于DMSP-OLS和NPP-VIIRS夜间灯光数据,利用GIS空间分析方法和城市扩张指标,揭示了粤港澳大湾区核心区城市建成区1998—2017年间的时空变化过程,并定量分析了其驱动机制。结果表明:研究区城市建成区面积总体呈现上升趋势,但扩展速度呈现明显的下降趋势。整体上,粤港澳大湾区核心区城市建成区的紧凑度随时间推移而降低,分形维数虽处于波动状态,却基本保持不变。1998—2017年间,粤港澳大湾区核心区城市建成区扩张在空间分布上呈"西北—东南"方向,重心逐渐向西北移动。此外,城市扩展模式呈现"扩散-凝聚-扩散"的波动状况。自然因素和社会经济因素均与城市建成区的扩展具有明显的相关关系,并且在不同时期其影响程度也存在差异。     

广东省植被固碳量时空变化及气象贡献率研究

植被固碳能力对气象条件十分敏感,研究植被固碳量变化的气象贡献率,对提升生态环境质量、实现"碳中和"目标具有重要意义.文章基于植被净初级生产力数据和地面气象观测数据,利用相关性分析和模型模拟方法,分析广东省植被固碳量的时空分布特征及其对气象条件的响应规律,并定量研究植被固碳量变化的气象贡献率.结果表明,从空间分布而言,广...     

北京城市发展新区土地利用景观格局分析

以北京南部城市发展新区典型代表———房山、大兴、通州3处作为研究区,运用马尔科夫转移矩阵和景观格局指数的方法,进行土地利用变化和景观格局分析。通过对2001—2006年、2006—2011年两个时段的对比分析,发现2001—2006年研究区存在草地、林地、耕地等非建设用地类型面积下降,建设用地面积上升的趋势,且2006—2011年该趋势更加明显。结果表明研究区自然景观向人文景观变革迅速,并面临着后备土地资源不足等问题,亟需调整土地利用方式并优化景观系统空间格局。     

北京市土壤重金属污染研究

为调查研究北京市一些重点功能区的土壤重金属污染状况,在朝阳、海淀、石景山、通州、怀柔、顺义区等典型的耕地、林地、菜地、工业区、交通区、旅游区选择采集了10个土壤样本。对各样点土壤的pH值、有机质含量、速效P、速效K、全N、全P、全K以及重金属元素Cr、Cd、Pb、Zn的含量进行了测定。采用单项污染指数法和内梅罗综合污染指数法来评价土壤重金属污染程度,并针对北京市不同功能区的土壤重金属污染状况,提出了相应的防治措施与对策。     

影响北京城市生态环境的气候指数变化趋势

应用北京地区15个气象站1961—2010年逐日观测的温度、相对湿度及风速资料,在对数据进行均一化订正的基础上,分析了近50年来北京地区与城市生态环境有关的几个气候指数如植物生长季指数、人体舒适度指数、度日指数的变化特征及其对区域气候变化及城市化进程的响应。结果表明:近50年北京地区生物生长季指数、人体舒适日数呈上升趋势,表明北京地区的气候在朝着更加适于人们居住的方向发展,但自1990年代以来,人体感觉冷、热不舒适日数的年际振幅均在增加;北京地区冷度日指数(CDD)呈增加趋势,热度日指数(HDD)则呈下降趋势。热度日指数的下降幅度明显高于冷度日指数的上升幅度,意味着未来北京地区用于夏季制冷的能耗仍将进一步增加,但用于冬季取暖的能耗有望较大幅度减少,这将有利于减少冬季燃煤取暖排放的污染,改善空气质量;受城市发展导致下垫面变化的影响,北京地区各生态环境气候指数倾向率空间差异明显,城区及东南部平原地带气候指数倾向率明显高于郊区及山区站点;北京城市化效应对区域生态环境气候指数的贡献率在47.2%～76.3%之间,表明北京地区城市气候效应对区域生态环境具有不可忽视的影响。     

基于灰色关联度的深圳市生态环境与城市扩展时空演化研究

城市扩展带来生态环境变化,明确两者的关联度对城市用地规划和生态文明建设具有重要的指导意义.以深圳市为例,利用2005、2010、2015、2020年4个时相的Landsat系列卫星影像,首先基于归一化建筑指数(NDBI)提取城市建设用地并分析其时空变化特征,再以植被、土壤、地形为因子构建生态环境质量模型评价深圳市近15...     

基于RS与GIS的武汉城市湖泊演化研究

以武汉市主城区为例,利用1995和2005年Landsat5两期TM影像与2000和2010年Landset7两期ETM＋影像的解译结果,基于景观分形理论与GIS的空间分析功能相结合的研究方法,分别构建湖泊变化强度指数和湖泊分形维数变化指数。从湖泊面积变化和湖泊形态变化,以及湖泊水域和其他土地利用类型的转移变化特点与影响进行综合分析。来丰富湖泊演化的分析方法,并总结高速城市化背景下湖泊的变化规律,从而更深入地了解和认识人类活动因素与湖泊水域动态变化之间的响应关系,同时提出若干城市湖泊治理与管理的方式。研究结果表明,（1）15年间的湖泊水域面积总量的变化呈现萎缩的趋势,年变化量在逐渐减小,湖泊萎缩的速度得到了一定的控制。（2）1995-2010年湖泊分形维数也呈逐期较小趋势,说明湖泊几何形状趋于简单化,人为活动对湖泊的影响加大。（3）15年来主城区28个主要湖泊的变化强度指数均为负值,呈萎缩趋势。但从2000年开始,少数湖泊变化强度指数为正值,萎缩趋势得到初步的控制。（4）1995-2010年间湖泊的水域面积主要转移成为建设用地和耕地。其转移面积占转移总面积的87．02％。围湖造田和城市化率的迅速提高对城市湖泊的演化影响深刻。（5）城市化背景下湖泊面积与形态变化的规律并非完全与城市化发展速率呈正比的关系,当城市化率上升到一定的阶段后,城市内部对生态环境的保护与要求也不断提高。为改善城市环境和城市内部的生态用地,湖泊应得到立法等强制性保护。     

基于遥感的北京城市高温热浪风险评估

在全球变暖及快速城市化的背景下,高温热浪对城市居民健康及社会经济的影响越来越大,成为城市面临的最重要的气象灾害之一。利用多源卫星遥感数据对北京市开展了高温热浪风险评估的研究。基于Landsat/TM遥感数据、DMSP/OLS夜间灯光遥感数据和社会统计数据提取地表温度作为高温热浪危险性评估因子,提取植被指数、建筑指数、人口密度、人均可支配收入、老年人口比重、建筑工人比重、空调拥有率作为脆弱性评估因子,通过加权平均风险评估模型计算得到北京市高温热浪风险指数。结果表明,北京市高温风险分布具有显著的空间差异性。总体而言,北部地区风险低于南部地区,西部地区风险低于东部地区。高风险区域主要集中在六环内的中心城区和近郊区,以二环为中心向四周呈环状递减趋势,形成了最大的风险覆盖区,并在各区的主城区形成了多个风险次中心;远郊区的高温风险普遍较低,风险最低的3个区依次是密云区、门头沟区和怀柔区,高风险面积比例均不足10%。除了中心城区及各区的主城区之外,延庆区西南部的延怀盆地、密云河谷一带、平谷东部的部分平原地区风险等级也比较高。就人口分布最为密集的平原、平坝地区而言,西城区和东城区的高温风险最高,平均风险指数分别达到0.57和0.56,其次是石景山区、丰台区、海淀区和朝阳区,平均风险指数也均在0.4以上。文章提出了一种基于卫星遥感进行城市高温热浪风险评估的方法,获取了高分辨率的北京市高温热浪风险空间分布信息,为城市有效应对高温风险提供了科学参考。     

镉污染胁迫下水稻生理生态表征高光谱识别模型

利用水稻生长季节多个时相的ASD实测高光谱数据和同步获取的土壤-作物特征参数,系统分析了高光谱遥感指数与镉污染胁迫下水稻生理生态参数变化特征之间的响应关系.选择叶绿素含量、水分含量、细胞结构和叶面积指数4个重要生理生态参数作为水稻镉污染胁迫响应因子,通过理论分析和实验验证,得到对上述因子变化敏感的高光谱遥感指数及其响应规律.在此基础上建立MCARI-NDWI、MCARI-RVSI、MCARI-RVI、NDWI-RVSI、NDWI-RVI和RVSI-RVI模型,揭示了不同污染程度条件下响应因子在各光谱指数空间中的表征规律.     

北京市空气污染季节变化规律研究及污染控制建议

北京市的空气质量问题直接关系到首都的经济发展和生态环境建设,也影响着北京在世界大都市的地位.近几年,中央政府和北京市对首都空气质量的改善也越来越重视.根据北京市环保局下设的27个测站点从2005年末到2008年初的观测资料,借助SPSS统计软件,通过对北京市各区域不同时间段的空气污染指数进行对比分析和研究,旨在探索北京市空气污染的季节性变化规律及其污染控制埘策.研究结果表明:北京的首要污染物为可吸入颗粒物;在一年当中,6-8月份的气象条件有利于大气污染物的稀释和扩散,大气环境质量相对最好:冬季受气象条件和采暖的影响.春季季风段受西北部沙尘暴的影响,大气环境质量相对较差.根据这个规律,为确保北京市中长期大气环境保护工作目标的实现,进一步降低污染排放、改善城市空气质量提出了具体的对策和建议.     

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。     

三峡库区(重庆段)景观格局变化及其对生态系统服务价值的影响

以具有重要生态地理位置的三峡库区(重庆段)为研究区,结合2000—2015年Landsat TM数据,运用统计和网络分析法,从时空角度研究景观格局和生态系统服务价值的变化及其两者间的相互关系。结果表明,整体而言,研究区耕地和林地所占比例较大,草地、水域、建设用地和其他用地所占比例较小,建设用地面积增加最快;从时间上看,2000—2015年斑块密度、最大斑块面积指数呈先减少后增加的趋势,聚集度最大值和香农多样性指数最小值出现在2010年;2000—2015年生态服务价值总量先增加后减少,2010年达最大;从空间上看,景观破碎度逐渐从库区东北、东南向各区县建成区及主城区转移,东北与东南地区的景观完整性逐渐提高;生态系统服务价值低值区集中于各区县建成区,主城区生态服务价值最低,长江流域西侧的生态服务价值低于东侧。合理的景观格局对提高该区域的生态系统服务价值具有重要意义。     

基于遥感的北京市体感温度指数反演研究

体感温度指数综合考虑了温度和湿度对人体的影响,可有效表征人体舒适度,对于研究城市热岛效应对人体健康的影响具有重要意义。基于2017年7月10日的Landsat 8卫星影像运用单通道算法反演北京市的地表温度,结合NDVI、MNDWI、海拔及水汽含量等环境因子,构建随机森林模型估算近地表气温;基于同一天的MODIS水汽产品提取大气可降水量,运用逐步回归方法建立近地表水汽含量与大气可降水量、地表温度及海拔之间的关系来估算近地表露点温度,在此基础上计算Humidex指数来表征北京市体感温度的空间分布。结果表明,模型估算的体感温度平均绝对误差(MAE)为1.40℃,均方根误差(RMSE)为1.71℃。北京市7月10日的体感温度范围为24~42℃,具有东南高西北低的分布特征。主城区和近郊区的体感温度显著高于远郊区,并向四周呈递减趋势;受空气湿度的影响,平谷南部、密云河谷一带、延怀盆地以及房山东南部等部分远郊地区的体感温度也比较高。就城市内部的体感温度而言,不同功能区的分布使得体感温度在相邻区域上存在空间差异性,东城区和西城区体感温度最高,平均值达到了39.79℃,丰台区、海淀区、石景山区和朝阳区的平均体感温度也达到了34.29℃。体感温度与气温在空间分布上具有一致性,但整体上高于气温,在主城区和各区中心区域,体感温度比气温高5℃以上。该研究尝试通过遥感手段反演北京地区体感温度指数,获取了北京市体感温度的详细空间分布信息,为城市人居环境和城市热岛效应研究提供了科学参考。     

中国省域农村人居环境建设评价及发展对策

统筹城乡发展,优化农村人居环境,改善农民生活质量是新型城镇化建设的重要内容。基于社会-经济-自然复合生态系统理论,建立了一套由生态环境、基础设施、公共服务、居住条件和经济发展5个亚目标层组成的农村人居环境建设的评价指标体系。在借鉴可持续发展和城市人居环境评价方法的基础上,运用全排列多边形综合指数方法,计算各亚目标层评价指数和农村人居环境综合指数。结果表明,农村人居环境基础设施指数、公共服务设施指数、居住条件指数和经济发展指数4个亚目标层指数以及农村人居环境综合指数均呈现京津和东南沿海地区最高,东北、华北和中部地区次之,西部地区最低的规律;生态环境指数计算结果则相反,西部地区农村生态环境指数大于东北和华北地区,京津、东南沿海和中部地区较小。最后,结合农村人居环境综合指数的计算结果,将全国各省域划分为优、良、一般和差4个类型区,并提出各类型区农村人居环境发展对策,以实现对农村人居环境建设的分类指导。     

内蒙古辉河自然保护区植物功能型的空间变异性研究

为了揭示辉河国家级自然保护区不同功能区植物功能型及生物多样性的变化特征,采用样带与样地结合的方法在核心区、缓冲区和实验区进行植被调查。选取3块生境条件基本相同的样地(面积为250 m×250 m),每块样地设置3条样带,每条样带上设置8个样方(面积为1 m×1 m)。分析丰富度指数、多样性指数、群落生物量和生活型植物功能型在不同功能区的空间变异性。结果表明,研究区植物以多年生杂类草和多年生禾草为主;在核心区和缓冲区,多年生禾草和多年生杂类草的物种数较多,一年生草本极少;在实验区,多年生禾草和多年生杂类草等功能型的物种数明显减少,而一年生草本增加。从核心区、缓冲区到实验区,灌木的优势度逐渐增加,与核心区相比,缓冲区多年生禾草和多年生杂类草的优势度无显著差异(P0.05);实验区多年生禾草和多年生杂类草的优势度均显著低于核心区相应功能型的优势度(P0.05),而一年生草本的优势度从核心区、缓冲区到实验区依次增加。多年生禾草、多年生杂类草的生物量及群落总生物量从核心区、缓冲区到实验区依次减少;灌木和一年生草本的生物量则依次增加。缓冲区物种Patrick丰富度指数最高,且显著高于实验区和核心区(P0.05);与核心区相比,缓冲区Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数均无显著差异(P0.05)。     

2011—2020年金华城市生态气候环境绿色宜居性评价研究

生态文明建设背景下,各级政府对城市绿色宜居水平关注度高,生态气候环境是影响城市宜居水平的重要因素。利用金华市2011—2020年的气象、生态、环境相关资料,运用多层次评价模型,从气象灾害、气候舒适度、生态环境和空气质量4大方面筛选出21项指标,构建城市生态气候环境绿色宜居综合评价体系,结合德尔菲方法,确定各指标权重,通过计算各项指标值和综合指数,对城市绿色宜居性进行定量分析评价。结果表明,2011—2020年10年间金华市全域在绿色宜居方面均达到“适宜”水平以上,适宜程度的空间分布与地形密切相关。从各指标看,气象灾害全域呈“中部少四周多”分布特征,气候舒适度全域呈“中部高四周低”分布特征,生态环境和空气质量呈“中部差四周好”分布特征。城市绿色宜居综合指数在一定程度上可以反映各城市的绿色宜居程度,通过定量分析与评价,可衡量各城市在生态、气候、环境因素等方面的优劣,为政府决策提供科学支撑。     

米埔湿地冬季鸟类对气象及生态质量响应研究

为探讨气象及生态气象质量与湿地生态系统内鸟类变化的关系,文章以香港米埔湿地为例,利用米铺湿地1979—2009年留鸟人工观测数据、香港天文台公布气象数据和以2000—2009年4期等时间间距研究区的景观变化数据,分析湿地内留鸟数量对研究区气象及生态气象质量变化的响应。结果表明：（1）湿地留鸟数量与温度和最低能见度时数相关性显著,与降水量和月均日照时数变化相关性较小;（2）5种生态气象评价指数（EMI）与同期鸟类数量的相关性分析表明,留鸟与综合生态评价指数（ECAI）呈正相关。其中与水体指数（WDI）正相关系数最大,与土地利用退化指数（LDI）负相关系数最大,相关系数分别为0.88和-0.85;而与湿润指数（HI）和植被指数（VDI）相关性较小。研究表明,保护生态环境,调节气候变化幅度,对保护留鸟的生存空间,延续生物的生态平衡具有重要意义。     

重庆市主城区绿色空间的演变及驱动机制研究

重庆位于三峡库区腹地,直辖以来高速发展,重庆主城区是我国典型的高密度山地城市。近年来城市扩展异常迅速,土地开发强度高,城市绿色空间变化显著。基于遥感影像提取植被信息,使用景观生态学指数和缓冲区密度,分析重庆市主城区25年来绿色空间的时空演变过程,揭示主导的影响因子和驱动机制。研究结果表明:绿色空间的面积呈现持续下降的趋势,其边界线逐渐远离市中心,北部、西南部和南岸区的绿色空间减少最明显;近年来,中心城区在旧城更新过程中绿色空间呈增加态势;优越的地理区位和一系列的国家政策推动了重庆市快速城镇化和城市扩张,是绿色空间演变的主要间接驱动因素,城市总体规划对城市发展方向的引领、道路网络的线性切割包围及城市建设用地的面状侵占等联合驱动是重要的直接驱动因素,旧城更新推动了绿色空间的再生。