长江三角洲地区城市建筑三维形态对地表热环境的影响

以长江三角洲城市群为例,利用2016~2018年夏季Landsat 8影像数据和三维建筑数据,提取地表温度（LST）并计算三维景观指数,分别在200m、400m、600m、800m、1000m、1200m六个基准空间尺度上,利用空间回归模型探索建筑物三维形态对LST的影响.结果表明：所有城市的内部城区热环境较差,超过50%区域为高温区和次高温区;建筑物三维形态对LST的影响存在尺度效应,随着研究尺度的增大,影响力逐渐减弱,在研究的六个基准尺度中,200m是所有城市的研究适宜尺度;对LST影响最大的指数分别是建筑结构指数（BSI）、建筑平均体积（AV）和分布均匀度（BEI）,其中BSI、BEI与LST正相关,除上海、苏州和台州,AV也和LST正相关,表明瘦高、体积小、分布均匀的建筑物有助于降低城市LST,改善城市热环境.     

基于SEM模型的热环境时空特征及影响因素分析:以西安都市圈为例

城市热环境是评价城市生态环境的重要指标之一,直接关系到居民健康及城市经济可持续发展,但目前研究缺乏自然和人文多维因子对热环境的影响路径分析.基于西安都市圈2020年MODIS MYD11A2地表温度数据,辅以气象、地表因子和人类活动等数据,综合利用ArcGIS空间地统计分析、冗余分析（RDA）和结构方程模型（SEM）,研究城市热环境在不同季节的时空分布特征,揭示城市热环境的主要影响因素并量化其直接和间接效应.结果表明:①西安都市圈的地表温度呈现北高南低,自城市中心向四周递减的空间格局,夏季热环境污染最严重.②冗余分析表明影响热环境的主要因素为:气温、不透水地表、植被和降水.③SEM结果显示,气象、地表和人类活动因子对城市热环境的直接影响显著并占主导地位,气温、不透水面和兴趣点密度对热环境有显著的直接正效应（0.10~0.33）,水体、降水和植被对热环境有显著的直接负效应（-0.29~-0.25）.人类活动对夜晚地表温度的直接影响力高于地表因子和气象因子,提高经济效益有利于缓解城市热环境效应.以上结果可为城市热岛局地气候变化研究和绿色生态宜居城市环境建设提供科学参考.     

城市形态参数对边界层气象条件影响的模拟

利用耦合城市冠层方案的气象模式WRF,选取高密度城市深圳,通过在模式中设置不同建筑物高度和密度的敏感性试验,研究城市形态参数对边界层气象条件的影响.结果表明：建筑物高度和密度增加会使日间城市冠层对热量的截留作用增强,城市储热分别增加约6W/m²和9W/m²;在城市冠层遮蔽效应和截限作用的共同影响下,建筑物高度增加会使日间地表温度降低约0.3℃,而建筑物密度增大则会引起地表温度增加0.6℃以上,2m温度和地表温度的变化有很好的一致性.城市建筑物高度和密度增加均会引起地表粗糙度增加,造成风速分别降低约0.4m/s和0.6m/s,同时在夜间,由于湍流运动增强,使得夜间边界层高度分别增加约30~40m和20~30m.反之,建筑物高度和密度减小使日间储热减小6~7.5W/m²,10m风速增加约0.3m/s和0.4m/s,夜间边界层高度降低约30~50m和10~30m.     

无人机热红外支持下的城市微尺度热环境模拟

随着人们对生活舒适度、身体健康要求的进一步提高,微小尺度的热环境状况日益受到关注.地表温度场模拟是研究城市微小尺度热环境的关键,采用地面有限实测资料很难满足不同下垫面地表温度模拟的精度需求.针对这一问题,本研究利用无人机搭载热红外成像仪获取南京市江宁区某大学校园内典型区域夏秋两季的地表温度数据,通过ENVI-met和PALM-4U两个数值模拟模型模拟研究区地表温度,并结合实测数据对不同地表类型及阴影遮挡下的模拟精度进行误差分析.结果表明,数值模拟结果与真实结果较为接近,能够用于高空间精度的城市微热环境研究中;模型对人造地表的模拟效果均优于自然地表,对空旷处地表的模拟效果优于非空旷处地表;两个模型均能较好模拟存在建筑物遮挡下的地表温度,但在植被遮挡下PALM-4U则无法达到ENVI-met的效果,综合模拟结果显示ENVI-met在城市微热环境模拟上的适用性优于PLAM-4U.本研究可为城市微尺度热环境高分辨率遥感研究提供参考.     

城市通风与形态关联性探究——以武汉市为例

城市形态与通风潜力之间具有量化关系,通过量化建成环境形态评价城市的通风潜力与效能,成为国内外研究城市通风环境的重要方法。本文归纳了国内外有关通风潜力的量化指标,采用层次分析法和因子分析法结合的叠加方法评价城市通风环境,从而实现对城市宏观建成环境的综合评价。利用城市形态学评价方法对武汉市进行了评价,针对通风不畅的区域,给出了降低建筑密度、加大建筑间距、保留和预留开敞空间等改善建议,为城市空间发展决策提供参考。     

天津市热环境时空演变及影响因素分析

随着城市化进程加快,城市热环境发生显著变化,对人类活动造成很大影响。为探究天津市城市热环境时空变化及其影响因素,基于2005—2020年四期Landsat遥感数据,利用辐射传输方程法反演地表温度,计算城市热岛比例指数,用标准差椭圆法分析城市热环境发展和布局,利用地表温度并结合土地利用分类研究城市地物覆盖类型与地表温度的响应关系,并采用地理探测器探究高程、绿地、建筑用地和水体对地表温度变化的影响差异。结果表明：天津市热岛足迹沿主干道由市内六区向环城四区发展,天津城市热环境呈现先增高后降低的趋势;由标准差椭圆分析可知,城市热岛呈现发展主轴维持在东北—西南方向,整体空间格局呈现放射状分布;天津市中心城区建筑用地面积占比逐年增加,水体面积占比逐年降低,各类型地物平均温度排序为：建筑用地＞绿地＞水体;地理探测器分析表明：NDBI和NDVI是影响地表温度变化的主要因子,NDVI和MNDWI对LST交互作用最强,是城市热环境驱动作用最强的因子组合。     

“双碳”目标下城市形态对碳排放的影响:以长江经济带为例

明晰城市形态对于碳排放的影响机制,是实现城市碳减排的重要前提.以长江经济带为例,在阐述城市形态对于碳排放作用机制的基础上,利用多源数据定量评估城市形态,并分别采用空间计量模型和地理探测器在全局和分区域尺度评估2005~2020年城市形态对于碳排放的影响.结果表明:①2005~2020年,碳排放量由2365.31 Mt上升至4230.67 Mt,但增速呈逐渐放缓的趋势.其在空间上呈现两极分布格局,高值区主要集中在上海和重庆等核心城市,低值区集中在四川和云南西部地区.②建设用地面积在15年间整体扩张,建设用地人口密度呈下降趋势;城市破碎度不断降低且各市之间差异逐渐缩小;城市形状的平均规则程度有所提升,且各市紧凑度显著增加.③城市规模在全局尺度对碳排放有显著的正向作用,城市破碎度在2005年对碳排放有显著负向效应,但在随后年份负效应减弱,城市紧凑度指标在研究时段内与碳排放呈显著负相关性.④斑块类型面积、斑块密度和有效网格大小对上游城市碳排放的影响最为显著;有效网格大小、平均周长面积比和斑块类型面积在中游城市影响程度较高;有效网格大小、同类邻接百分比和最大斑块指数则是促进下游城市碳减排的关键因素.不同区域城市应当综合考虑各城市形态指标对于碳排放的影响,继而优化其城市形态以推动可持续发展.     

近15年沈阳市夏季热岛效应时空变化特征

为了揭示沈阳市2002-2016年间夏季地表热环境时空变化规律,展示热岛的基本特征,利用MODIS地表温度(LST)产品(MOD11A2)数据和归一化植被指数(NDVI)MOD13A3数据,分析了不同行政区划尺度以及空间像元尺度LST的时空分布及其与NDVI的相关性。结果表明:(1)沈阳市9个行政区中,除康平县外,其他8个行政区地表温度具有增加的趋势;(2)中心城区以建设用地和硬化路面为主,且植被覆盖率低,是城市的主要热源区;(3)从空间像元尺度上看,研究区61%的区域地表温度具有增加的趋势;(4)强热岛区主要分布在中心城区以及新民市、辽中县城区,温度最低区主要分布在研究区内的水域和高植被覆盖区。空间尺度上,地表温度与NDVI主要呈现负相关关系,结合热岛强度和地表温度与NDVI相关性分析,表明水体和植被有助于改善城市热环境状况。     

城市形态对城市风环境品质影响的研究进展

随着中国逐步进入城市化的关键阶段,城市化过程中城市形态的无序化发育所引发的城市风环境问题日益突出,局地大风所带来的风环境安全隐患及城市核心区静风所带来的城市大气缓释能力下降表现尤为突出,同时由此也引发了舒适度下降,建筑能耗增加等城市问题。该文从城市风环境品质发育现状入手,概述了城市形态对城市风环境品质影响研究进展,主要包括了城市风环境的主要研究方法与评价指标体系,城市形态定量化研究与城市风环境品质影响机理的研究过程。最后提出目前城市形态对城市风环境品质影响研究的关键性问题及解决思路,这对实现城市风环境的可持续发展具有参考意义。     

发展中城市地表热环境与下垫面关系研究

快速发展的中小城市具有与发达城市不同的热环境特征,对其研究有助于理解热岛形成的过程阶段。以2009年、2014年的Landsat影像,通过单窗算法反演快速发展的滨城区的地表温度并提取NDVI、NDBI、MNDWI指数,对城市热岛、冷岛效应及其与下垫面关系进行定性、定量分析,结果表明:滨城区夏季热岛效应明显,地表温度建筑用地耕地林地水体,冬季呈现冷岛效应,地表温度耕地林地建筑用地水体;作为下垫面重要表征组分的植被、水体对改善城市热岛效应有积极作用,不透水面增加会加剧热岛效应,且温度影响效果建筑用地植被水体。城市环境中的气候因素、人为因素和下垫面特性都是热岛、冷岛形成的重要原因,随城市发展,热岛增强,冷岛减弱。     

巢湖流域地表热环境与景观变化相关分析及其尺度效应

基于Landsat ETM+/TIRS影像数据,采用大气校正法反演巢湖流域地表温度,分析2000~2013年的流域地表热环境效应演变规律,通过5个尺度的网格化采样,在不同幅度水平上定量分析LST与下垫面景观的相关性及其尺度效应.结果表明:2000~2013年,巢湖流域LST高强度区域主要以合肥市区为集聚中心并向城市周边蔓延,低强度区域逐渐缩小,流域地表热环境效应增强.LST与下垫面景观结构相关关系分析表明,建设用地景观是流域热环境效应的主要原因,而水体、林地景观可有效抑制地表温度;景观格局对热环境效应影响显著,建设用地与农地景观的破碎度、分离度指数与LST呈极显著负相关,而林地、水体景观的破碎度和分离度与LST呈极显著正相关;LST对景观优势度的影响最敏感,建设用地优势度与LST呈极显著正相关,而林地、水体优势度增加则能有效降低地表温度.探索性空间数据分析(ESDA)及尺度效应分析表明:巢湖流域地表热环境具有显著的空间聚集性,且LST空间格局具有明显的尺度效应,巢湖流域地表热环境效应相关研究的适宜幅度域为2~4km.通过规划合理配置林地和水体景观类型资源,加强建设用地增长调控,优化景观格局是抑制流域地表热环境效应的主要对策.     

基于多源数据的城市扩张中热环境演变及响应

改善城市热环境,提升人居环境质量是创建生态宜居城市的重要前提.目前对城市扩张与热环境关系的研究多基于遥感数据,多源数据应用较薄弱.选取西安都市圈核心区,基于2010年和2020年Landsat遥感影像测定城市扩张及热环境时空演变状况,利用兴趣点和百度热力指数等多源数据,通过地学统计分析方法对城市热环境响应机制进行多方面研究.结果表明：（1）研究区建设用地共扩张200.84 km²,面积和强度呈现“中心和外围较弱,两者之间较强”特征,扩张模式以边缘式和填充式为主.（2） 2010～2020年间,研究区整体热环境恶化,热岛区面积增加282.65 km²,热岛区蔓延与城市扩张方向一致,分布格局由“东南-西北”向“东北-西南”演变;但城市中心区平均温度下降1.09℃.（3）城市扩张与城市热环境恶化表现为强正相关;城市空间规模扩大对热环境恶化的贡献率为60.40%;各社会经济因素作用程度较弱,总体贡献率为39.60%,植被水体降温作用明显,多因素共同影响下,地表温度共增加0.241个单位.城市扩张过程中地表参数和城市二维形态变化依然是热环境变化的主要因...     

城市空间结构对城市热场的影响—— 以济南市夏季为例

建筑是城市空间结构的主要构成要素,其在空间上的立体拓展,不但改变着城市下垫面,也影响着城市空间的能量平衡和空气流动,进而对城市热场的分布产生影响.文章以济南市中心城区为研究区域,基于Landsat 8遥感影像数据,首先使用大气校正法反演城市地表温度,以此表示城市热场,并基于建筑、绿地和水体构建多维城市空间结构指标体系;...     

城市土壤和地表灰尘重金属污染研究进展与展望

随着城市化和工业化的不断推进,城市土壤和地表灰尘重金属污染日趋严重,对城市环境和人类健康构成威胁,已成为国内外城市环境研究的热点问题.从重金属污染水平及其时空特征、污染源解析方法、生态和健康风险这3个主要方面,对国内外城市土壤和地表灰尘重金属研究成果进行了梳理和归纳.分析了当前研究存在的不足,并对未来研究进行了展望,即研究土壤和地表灰尘重金属在不同条件下的相互影响机制,通过丰富验证方法加强重金属来源解析模型结果的可靠性研究,加强来源驱动下重金属化学形态差异和地表灰尘短期累积污染过程的研究,完善暴露参数并深入探究重金属的化学形态对其生态和健康风险的影响,以提高风险预测水平.     

基于CiteSpace的城市空间形态与碳排放关系研究进展

城市空间形态与碳排放的关系是低碳城市建设的理论依据。基于WOS和CNKI数据库，采用CiteSpace软件对1991—2022年城市空间形态与碳排放的关系进行了综述。从发文趋势、合作网络、突现词探测、关键词分析等角度，分析了该领域的发展动态、研究热点，并通过关键词聚类对文献相关内容进行综合解析。结果表明：（1）1991—2022年该领域发文量总体呈上升趋势，在国际重要事件节点上，发文量有大幅上升。（2）中国是该领域发文最多的国家，发文量达34.03%，美国发文中心性最高，为0.48，且国家、机构合作紧密。（3）关键词共现表明探究城市形态对碳排放的影响一直是学术界关注的热点；突现词探测表明研究重心逐渐从与交通碳排放相关的城市空气质量转移到与城市形态和碳排放有关的内容上来。（4）从关键词聚类标签来看，国内外将城市碳排放测算作为重中之重，并通过指标量化城市空间形态分析城市形态对碳排放的驱动作用；通过建立模型定量探讨城市空间形态与碳排放的关系是未来的研究趋势。未来应编制规范的城市层面碳排放清单以提高测算精度、拓宽城市形态与碳排放关系的研究尺度、深入挖掘三维城市空间形态与碳排放的关系。     

基于landsat8数据京沪穗地表热环境评估研究

为了揭示快速城市化地区热环境的特点,以京沪穗为研究区,利用landsat8和GDEM数据,分别对3个城市的热环境进行分析,并对北京市进行下垫面分类,分析了不同下垫面对地表温度的影响,研究了北京市DEM和归一化植被指数与地表温度的关系。结果表明:地表温度与归一化植被指数和海拔高度均表现为明显的负相关关系,R2分别为0.651和0.580。北京、上海和广州均存在不同程度的热岛效应,热岛主要存在于城市建成区,并由市辖区向外辐散。上海市强热岛面积比例最大,广州市强热岛面积比例最小,热环境优劣顺序为广州、北京、上海。     

基于最优粒度的城市热环境与景观特征耦合分析

综合Landsat和国产高分2号遥感影像反演地表温度、划分地表覆被类型,通过划分100m×100m～1000m×1000m等多个网格单元,分析北京市五环内热环境影响因素的粒度效应;并基于最优粒度分析城市景观组分和构型特征与热环境特征的相互关系.结果表明:随粒度增加,网格单元内平均地表温度和不透水地表(IS)、植被水体(...     

我国城市形态对空气质量影响的研究进展

近年来城市形态对空气质量的影响研究引起了国内学者的广泛关注,获得了大量研究成果,但仍然缺乏系统梳理。作者以中国期刊全文数据库（CNKI）和美国科学情报研究所Web of Science核心合集为数据源,采用文献归纳法和CiteSpace软件,对2000至2022年发表的我国城市形态对空气质量影响的文献进行了系统分析。研究发现：年度发文量整体呈上升趋势,2017年后英文文献发文量高于中文文献量,中英文研究机构重合度较低,缺少合作研究;研究主要以区域尺度和局地尺度为主,微观尺度街谷和西部的研究偏少;研究方法以统计分析、遥感和GIS的融合应用为主,数值模拟方法应用较少;城市规划与环境保护、空气污染与影响是研究热点,城市形态测度指标、城市形态对空气质量影响因素、相关性分析是主要的研究内容;土地审批、交通排放、人口分布、城市设计、植被覆盖是缓解空气污染的重要途径。     

试论冬季北京城市地表温度环境

通过航空红外遥感北京下垫面温度资料分析,得到冬季静稳天气下城郊与城市内部不同地表的温度特征,提供一些对城市温度环境研究用常规观测难以得到的资料和分析结果。     

“反规划”与生态基础设施：城市化过程中对自然系统的精明保护

以人口为基础、以经济发展为目标的传统城市发展规划模式,不能应对中国的城市快速发展和环境可持续的问题。“反规划”提出城市的建设规划必须以生态基础设施（EI）为依据,而不是建立在人口预测和市政基础设施之上。“反规划”与当代的景观都市主义和前科学时代城市建设中的“风水”有相同理念,并源于19世纪的以绿道作为游憩基础设施的思想、20世纪初的城市绿带作为城市形态控制的思想、和20世纪后期关于生态基础设施作为生物保护基础的思想。生态基础设施有关键性的景观结构所构成,它们对景观中的各种自然过程、生物过程、遗产保护及游憩过程具有战略性的意义,维护对人类社会所不可或缺的自然资产和自然服务。在快速的城市发展过程中,EI 是精明保护与精明增长的有效工具,必须先于城市的发展规划进行规划,并框限城市未来的规模、格局与形态。 EI用尽可能少的土地,通过关键性和战略性的规划,来对土地生命系统的生态服务进行捍卫。以浙江台州为例,论文讨论了如何用EI来进行城市的可持续发展规划。图8参98