广州城市绿色空间与地表温度的格局关系研究

城市景观和生态组分的重要性已随着城市化进程加快而日益凸显,城市热环境则是城市化过程的重要环境问题之一,探讨绿色空间与热环境的关系是可持续发展的迫切需求。基于2014年10月Landsat8_OIL遥感影像,提取城市绿色空间信息并进行地表温度反演,分析广州市绿色空间的结构、热环境空间分异和二者之间的空间分布一致性关系。研究结果表明:绿色空间的景观呈以小面积型和特小面积型斑块为主导的破碎化分布格局,接近总绿色空间面积的95%,绿色空间破碎化严重;绿色空间面积及其斑块大小结构显示,从化、增城和黄埔等3个行政区内自然生态环境状况较好,较差的是南沙和番禺两区。地表温度反演结果显示,研究区域地表温度主要在18~33℃之间,占总面积的96.22%;地表温度空间上存在明显的高温和低温区域。绿地斑块面积越大,对应的地表温度越低;绿地斑块面积越少,对应地表高温区域的面积比例则越大,表明绿色空间减缓了太阳对地表的升温作用;不一致性指数结果表明,研究区大于60%的绿色空间都起到了这种减缓作用,其余的绿地斑块的减缓升温作用较小或不起作用;中心城区范围内绿色空间与地表温度也呈现出类似的规律。研究揭示广州未来智慧城市与可持续发展规划必须足够重视绿色空间斑块规模,以发挥绿色空间的最佳服务效果。     

干旱区典型城市下垫面特征及其与地表热环境的关系研究

基于2011年8月11日Landsat TM遥感影像,利用混合光谱线性分解模型提取乌鲁木齐市建成区下垫面不透水面丰度和植被覆盖度信息,利用单窗算法定量反演建成区地表温度,并通过分级方法分析两个要素的空间分布特征;在此基础上,利用回归模型对乌鲁木齐市建成区不透水面丰度、植被覆盖度与地表热环境之间的关系进行相关性分析。结果表明:(1)利用混合光谱线性分解方法,基于中等分辨率TM影像提取干旱区城市乌鲁木齐建成区不透水面,成本低,精度高(精度检验总体均方根RMS为0.003,远小于精度规定值0.02),且该方法可较好地区分光谱特性相似的城市建设用地和裸地,对干旱区城市用地信息提取具有一定的借鉴意义;(2)乌鲁木齐市建成区不透水面丰度与地表温度呈线性正相关,R~2为0.69,植被盖度与地表温度呈线性负相关,R~2为0.74;(3)裸地因具有极高的地表温度,形成局部的热岛中心,对干旱区城市地表热环境具有重要影响,因此减少和改变裸地对于缓解干旱区城市热岛效应,改善城市热环境具有重要意义。     

基于TM影像的北京市热环境及其与不透水面的关系研究

城市化进程将自然景观转换为以不透水面为主体的人工景观,改变了地表与大气间的水分和能量交换过程,导致了城市热岛效应。城市热岛效应对区域气候、生态环境等产生了一系列影响,其空间分布特征以及影响因素分析已经成为城市气候与环境研究的重要内容。基于2011年7月26日的Landsat/TM卫星影像运用单通道算法反演了北京市的地表温度来表征城市热环境,运用线性光谱分解及VIS模型提取了北京市不透水面盖度来,在此基础上对北京城市热环境的空间分布特征及其与不透水面盖度之间的关系进行了分析讨论。研究表明:北京主城区的地表温度明显高于郊区,城市热岛效应非常显著,其空间分布呈现单核特征,且南部城区的热岛效应要强于北部城区。北京市高温热岛区域和不透水面盖度较高的区域基本重合,两者在空间分布上具有显著的一致性。地表温度随着不透水面盖度的增加而升高,并且其变化速率依赖于不透水面盖度。当不透水面盖度低于40%时,地表温度随着不透水面盖度增加呈指数关系迅速上升,而当不透水面盖度高于40%时,地表温度呈线性缓慢上升。研究结果揭示了不透水面与地表温度的关系,表明不透水面盖度可以作为城市热环境的一个重要指示因子,为城市规划建设及环境评价等提供了科学参考。     

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。     

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。     

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。     

南京市热环境与地表覆被的时空尺度效应及驱动机制研究

近年来城市热环境与地表覆被之间的时空尺度效应研究备受人们关注。利用2017年四期Landsat8遥感影像提取南京市四季地表温度与主要地表特征参数,从30—16 000 m的14个网格尺度上研究了地表温度与地表特征参数的相关关系,并基于此,探讨了南京市热环境的时空尺度效应及驱动机制。结果表明,南京市地表温度与地表特征参数的相关性具有不同的时空尺度效应。归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)在春、夏、秋三季与地表温度具有显著相关性的最大研究尺度分别为300、12 000、8 000 m;归一化建筑指数(Normalized Difference Built-up Index,NDBI)在春、夏、秋三季与地表温度具有显著相关性的最大研究尺度则分别为15 000、16 000、6 000 m;改进的归一化水体指数(Modified Normalized DifferenceWaterIndex,MNDWI)与地表温度具有显著相关性的最大研究尺度在春、夏、秋三季均为12 000m。南京市冬季NDVI、NDBI及MNDWI这3种地表特征参数在不同网格尺度上与地表温度的相关关系均较弱。季节因素较尺度因素对地表参数与地表温度关系的影响更为显著。春、夏、秋三季NDBI与地表温度呈显著正相关(P0.01),且增温效应表现为夏季春季秋季。夏季无论何种网格尺度,测定系数R~2均表现为NDBINDVIMNDWI,且NDBI线性回归的斜率均远大于NDVI和MNDWI,表明建筑等不透水面是南京市夏季城市热环境恶化的主要驱动因素。研究结果对南京市城市规划的合理布局,维持城市的可持续发展具有重要的参考价值。     

基于遥感分析的2013—2018年广州市热岛效应研究

在遥感、气象学、景观生态学等跨学科理论支持下,以城市化为背景,以2013—2018年6期共计12景Landsat ETM/OLI遥感影像以及气象数据为主要数据源,结合统计数据,研究广州市近年建成区动态变化;反演其地表温度,分析热岛变化特征;对广州市城市热岛效应进行时空分析评价.结果表明,广州市城郊热岛效应差异明显,广州...     

城市化与生态环境响应研究综述

城市化是学者们一直比较关注的重点问题,他们从不同视角对城市化及其过程进行了大量而富有创新的研究,并取得了丰硕的成果。伴随着城市化进程的加快,人们对生态环境问题的关注,城市化与生态环境的响应关系是城市地理新的关注点。文章分别就国内外学者对城市化、城市生态环境、城市化与生态环境响应的研究进行了综述,认为国内外学者对城市化、城市生态环境的研究起步早,成果多,近年来研究范围日益拓展,研究程度日益加深,并加强了新技术新方法的应用。国内学者对城市化的研究集中于城市化道路选择问题的探讨、城市化水平测度以及城市化的动力机制三个方面。对城市生态环境的研究多集中于社会一经济一自然复合生态系统及生态城市的研究。对于城市化与生态环境响应关系的研究则多见于生态学家、经济学家及地理学家的成果中,主要集中在单方面的城市化对生态环境的影响研究,而对于生态环境是怎样反过来影响城市化进程的研究则比较少见。另外,学者们的研究以微观单个影响因子的研究居多,从宏观综合角度出发进行的研究较少。这将是今后研究的一个重点问题。     

城市化与生态环境响应研究综述

城市化是学者们一直比较关注的重点问题,他们从不同视角对城市化及其过程进行了大量而富有创新的研究,并取得了丰硕的成果。伴随着城市化进程的加快,人们对生态环境问题的关注,城市化与生态环境的响应关系是城市地理新的关注点。文章分别就国内外学者对城市化、城市生态环境、城市化与生态环境响应的研究进行了综述,认为国内外学者对城市化、城市生态环境的研究起步早,成果多,近年来研究范围日益拓展,研究程度日益加深,并加强了新技术新方法的应用。国内学者对城市化的研究集中于城市化道路选择问题的探讨、城市化水平测度以及城市化的动力机制三个方面。对城市生态环境的研究多集中于社会—经济—自然复合生态系统及生态城市的研究。对于城市化与生态环境响应关系的研究则多见于生态学家、经济学家及地理学家的成果中,主要集中在单方面的城市化对生态环境的影响研究,而对于生态环境是怎样反过来影响城市化进程的研究则比较少见。另外,学者们的研究以微观单个影响因子的研究居多,从宏观综合角度出发进行的研究较少。这将是今后研究的一个重点问题。     

Temporal and spatial patterns and driving factors of cultivated land change in Qinghai-Tibet Plateau北大核心CSCD

随着经济快速发展、城镇化进程加快以及人口基数不断增加,在城市用地不断向外扩张以及生态退耕措施的影响下,耕地面积呈逐年减小的趋势.这一现象加剧了农业发展与其他要素间的矛盾,对区域粮食安全也产生重要影响,因此,探讨耕地面积时空变化及其驱动机制对保障区域粮食安全具有现实意义.分析青藏高原地区1980年、1990年、2000年、2010年、2018年的耕地面积数据,结合户籍人口、地区生产总值(GDP)、粮食单产等统计年鉴资料解析影响其变化的主要驱动因子.结果表明:(1)青藏高原近40年耕地面积变化总体经历缓慢增加、显著增加和缓慢递减3个阶段,整个变化过程中耕地主要流失方向为林地和草地,分别占总流失面积的50.99%和32.02%,主要原因为退耕还林还草等政策的实施,其次为建设用地和水域增加.(2)耕地转为非耕地的地区主要集中在四川西部、云南西北部、青海东部,而耕地转入地区主要集中在青藏高原中部.以地市州来看,拉萨、海东、海西、阿坝、林芝等地区耕地面积变化特征以缓慢递增为主;西宁、黄南、甘孜、甘南等地区的耕地面积则呈缓慢递减的变化趋势.(3)主成分分析和结构方程模型结果显示影响耕地面积减少的主要驱动因素包括经济社会发展和粮食生产.其中经济和社会因素对耕地面积变化产生的影响为负值,社会因素产生的负影响最大,为-0.224,人口基数增长、建设用地扩张、土地利用转型要求以及二、三产业红利的吸引都会导致耕地面积减小.本研究揭示了青藏高原地区近40年耕地变化情况及流失方向,耕地面积波动主要受到经济社会因素以及政策因素的影响;上述结果可为今后国家粮食安全及当地生态环境可持续发展提供理论参考.(图7表8参45)     

三峡库区土地覆被动态变化遥感分析

利用 1 995年和 2 0 0 0年TM卫星影像资料 ,对三峡库区 5年内的土地覆被动态变化进行了分析。结果表明 ,该时期库区土地覆被的变化主要表现为林地向草地和耕地转化 ,以及耕地向建设用地转化 ;其次是林地向建设用地转化 ,有林地向灌丛转化 ,以及草地向林地转化。土地覆被的这种变化说明 ,三峡库区近几年来生态环境在总体上呈现继续恶化的趋势 ,仅局部地区有所好转。     

近50年来三江平原北部土地利用/土地覆被变化及生态效应分析

土地利用/覆被变化在全球变化中占有重要地位,对于综合模拟和评价环境问题非常重要。区域案例研究方法是土地利用/土地覆被的研究核心,以中尺度的三江平原北部作为研究区域,重建并分析了自1954年以来该地区4个时段的土地利用/土地覆被格局及其时空演化过程,在此基础上重点分析了20世纪50年代以来耕地的开发过程。结果表明1954年到2000年期间,以湿地、草地和林地转换成耕地为该区域土地利用/土地覆被变化的主要形式,耕地面积由占总面积的5.29%上升到51.81%,同时湿地占总面积的52.49%下降到15.71%,并指出人类的农垦活动是湿地减少和生态环境恶化的根本原因。     

城市生态气象监测评估初步研究与实践——以北京为例

气象条件作为影响生态系统最活跃、最直接的驱动因子,影响着生态系统的质量和人类生存的环境,关系着生态保护和建设的成果,而城市生态系统具有与其他系统不一样的气候特征,目前还未形成一套有关城市的生态气象监测评估方法。基于生态气象学理论,分别从城市气候环境、与气候相关的陆表环境、大气环境、人居环境以及城市高影响天气气候事件等5个方面选择不同的要素和指标开展了城市生态气象监测评估初步研究,并以北京为例,利用2018年国家和区域自动气象站资料、大气成分观测资料、2002—2018年MODIS卫星资料、Landsat及环境一号卫星资料,开展了2018年北京城市生态气象监测评估。监测评估显示,(1)2018年北京城市“热岛”和“干岛”气候特征明显,并在北京二环与五环之间存在一个“冂”形风速低值区。(2)2018年北京陆表生态环境、大气环境、人居环境进一步好转:其中植被覆盖度达61.6%,创2002年以来新高,气象条件贡献率达50%,生态涵养区植被生态质量处于正常偏好的面积比例达93.2%;中心城区陆表温度为2011年以来最低值;重要水源地密云水库、官厅水库水体面积均为2000年以来最大值;气溶胶光学厚度、霾日数、大气静稳指数分别较过去4年平均值下降14%、31%和8%,大气扩散条件偏好,对霾日减少贡献率达21%,外地污染传输对PM2.5贡献达到53%;城市生态冷源较2013年明显增加,城市“热岛”得到缓解。(3)历史罕见的夏季高温闷热、冬季阶段低温、极端强降水以及持续无降水等高影响天气气候事件给城市安全运行和生态环境带来不利影响。综合评估表明2018年北京气象条件总体利于陆表生态环境改善,有利的气候条件提高了生态环境的质量,但城市生态质量仍面临着极端天气气候事件、城市热岛、低风速以及外来大气污染输送等风险。     

安徽省耕地资源利用分析

根据安徽省生态环境现状调查的结果 ,耕地是安徽省主要的土地利用类型。由于经济建设、生态建设、经济利益的驱动和有限的后备资源 ,耕地面积逐年减少 ;肥力不足、土壤退化、水土流失等因素影响了安徽省耕地资源质量 ;低的生态占用表明该省人口数量已给环境造成巨大的生态压力 ,人地矛盾日趋突出。粮食的安全保障依赖于耕地的高强度利用、化肥的大量施用和有效灌溉面积的扩大。加强土地管理 ,严格执法 ,合理规划用地 ,以科学技术来提高粮食的单产水平和土地利用的集约化程度 ,是耕地可持续利用的保证。     

兰州市土地利用变化及生态服务价值

以典型河谷型大城市兰州市为例,在RS和GIS技术支持下,剖析了1997-2009年该市各县区土地利用及其变化情况。在此基础上,参考Costanza等生态系统服务价值计算方法和中国陆地生态系统单位面积服务价值表,分析r近12年来研究区土地利用变化对生态系统服务价值的影响及其变化情况。结果表明：1997-2009年兰州市林地增长面积最大,主要来源于耕地的转出及两山绿化,其次为建设用地,主要是对耕地、草地和未利用地的占用;土地利用类型面积减少最大的是耕地,主要转变为林地、草地和建设用地。土地利用变化引起生态系统服务价值及GDP变化,其分别从1997年的59．99亿元,210．27亿元上升到2009年的61．52亿元,920亿元。总体呈增长趋势,表明该区域生态环境整体向良性方向发展。     

江门市区冬季地表热环境与土地覆盖类型关系的研究

应用美国陆地资源卫星Landsat ETM＋影像资料,反演了江门市区的地表温度（LST）,并提取研究区的NDVI、NDBI和MNDWI指数。分析了江门市区冬季LST的空间分布特征及城市地表热环境与土地覆盖类型之间的关系。结果表明：江门市区LST分布具有空间差异性,不同土地覆盖类型有较大差异,存在城市热岛效应;LST与3种归一化指数存在相关性,其中LST与NDVI存在非线性相关、与NDBI存在线性正相关、与MNDWI存在线性负相关。     

1996—2006年武汉市土地利用/覆被变化研究

以武汉市为研究区,利用1996和2006年Landsat5的TM影像解译结果,基于GIS空间分析与数理统计方法定量研究了1996—2006年11年间的武汉市土地利用/覆被变化。研究结果表明：（1）1996—2006年期间,武汉市土地利用覆被总体特征表现出耕地、草地和未利用地减少,林地、水域和建设用地面积增加的态势;（2）这11年间耕地转化为林地、建设用地和水域这3种变化类型分布最为广泛,转换率最大;（3）11年来武汉市土地利用综合动态度变化幅度较大,并呈缓慢上升趋势。土地利用年变化速度达到1.25%;（4）1996—2006年武汉市土地利用程度逐年提高,土地利用程度变化量和变化率均大于0,说明武汉市处于土地利用发展时期,土地利用集约度会进一步提高。     

基于InVEST模型的三峡库区(重庆段)生境质量时空演变分析

为识别生境质量优劣的具体区域,揭示土地利用变化下生境质量时空演变特征,对集大农村、大库区于一体的三峡库区(重庆段)开展生境质量研究.以2000、2010及2020年土地利用数据为基础,运用InVEST模型对三峡库区(重庆段)2000—2020年生境质量进行定量评价,并结合转移矩阵方法挖掘了生境质量退化的具体区域.结果表...     

Assessment of ecological risks induced by land use and land cover changes in Xiamen City,China

The landscape ecological risk (LER) in Xiamen City, China, from 1990 to 2030 was studied using an urban land use and land cover change (LUCC) model and LER analysis. The LUCC model was used to predict the LUCC of Xiamen from 2020 to 2030. We analyzed the characteristics of LUCC and landscape pattern changes and, finally, evaluated the effect of rapid LUCC on LER. Of the six landscape types investigated, built-up land and farmland demonstrated the most significant changes. The area of built-up land increased by 1.5 times in 2010 and is predicted to increase by 2.7 times in 2030 than that in 1990. The area of farmland increased from 34.5% in 1990 to 24.5% in 2010 and is predicted to decrease to 15.1% in 2030. The number of patches (NP) of built-up land decreased with increasing area, which promoted the dominance of built-up land over other landscape types. Five landscape types, those other than built-up land, increased in NP, landscape fragmentation, segmentation, and disturbance but decreased in dominance. The LER of Xiamen in 2010 was slightly lower than that in 1990. However, with the acceleration of urbanization, the LER in 2020 and 2030 will increase by 7.6% and 12.5% than that in 2010. The LER will significantly increase in areas such as the Huandong sea area, the second urban core of Xiamen, and northern Xiang'an. For the areas, some measures (e.g. optimum urban spatial growth patterns and control of coastal reclamation) must inevitably increase to reduce the LER posed by rapid urbanization.