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基于遥感的植被覆盖变化及其对城市热环境影响研究

李晶  
【摘要】:随着城市化的快速发展,城市生态环境尤其是热环境的不断恶化日益引起社会的广泛关注。植被作为城市系统的自然生产力主体,具有净化环境、调节气候、改善生态的功能,在维护城市生态平衡中扮演着十分重要的角色。因此,本文以福州盆地为研究区,以多源多时相遥感影像为主要数据源,结合遥感技术和GIS技术,对研究区1989、1996、2006和2014年的植被时空变化及其对福州市热环境的影响展开研究。通过比较指数法、最大似然法和分层分类法等植被信息提取方法,确定分层分类法的提取精度最高,是研究区植被信息提取的最佳方法。椐此,利用分层分类法分别建立了针对Landsat影像和Pleiades影像的植被提取模型。统计1989~2014年4个时相的Landsat植被提取结果影像发现,研究区的植被覆盖面积从1989年的446.33 km2下降至2014年的282.24 km2,面积净减少164.09 km2,年均减少6.56 km2。从各个研究时段来看,研究区1989~1996年植被面积变化不大,而1996~2006年和2006~2014年的植被面积均明显减少,其中,2006~2014年植被减少的面积和速度均较1996~2006年有所下降,部分地区的植被还有所增加。这一方面是由于旧城区改造增加了绿地,一方面也与福州盆地四面环山,受地形所限,近几年城市扩张速度放缓,占用绿地减少有关。在单通道算法反演地表温度的基础上,利用EM模型将地表温度影像细化为30 m,同时利用像元二分模型反演了植被覆盖度,并探讨了植被覆盖度与地表温度之间的关系。结果表明,各年份的植被覆盖度与地表温度均呈显著负相关关系,植被覆盖度升高,地表温度随之降低,而植被覆盖度下降则会导致地表温度上升。从二者的回归模型来看,植被覆盖度提升10%,研究区的地表温度可以降低1 ℃~2.5℃,说明提高城市的植被覆盖度是减弱城市热岛效应,改善城市热环境的有效手段。在城市绿地的热环境效应分析中,研究选取了 14个城市绿地并将绿地周边300 m范围作为缓冲区。从绿地的斑块特征参数、植被覆盖度和绿地类型等方面分析影响绿地热环境效应的因素。结果表明,绿地的面积、形状指数和植被覆盖度均可以影响绿地的降温效应。绿地面积越大、形状越简单、植被覆盖度越高,绿地本身的地表温度就越低,与周边的温差也就越大。另外,以阔叶林为主的绿地的降温效果要好于草地及草地与灌木或乔木的混合绿地,绿地内部的水体亦可增强绿地的降温作用。分析绿地的降温范围和降温幅度发现,此次研究的绿地的降温范围为60~210 m,降温幅度为2.44℃~8.57℃,面积较大、植被覆盖度较大的绿地,其降温范围和降温幅度一般都较大,而比较不同的植被类型,阔叶林的降温范围和降温幅度比草地要大。


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