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基于遥感的近20年银川市热力景观变化研究

王鹏龙  
【摘要】:城市化改变了地表土地利用/覆被类型和格局,使得城市热环境发生改变,引起一系列生态问题。研究典型地区城市热环境变化,可以从热环境的角度反映城市化强度的空间分布,评价城市化对生态与环境的影响,亦可为提出调控城市热岛效应措施提供理论依据,同时,为同类城市的生态规划、环境监测以及城市化可持续发展提供有意义参考。 基于遥感,本文以单窗算法反演了银川市的地表温度,利用探索性空间统计分析的原理与方法,结合半变异函数,分析了地表温度热场的结构、空间特征表达和空间异质性。同时,应用景观生态学理论与方法,分析了整个研究区的热环境景观格局特征与演化规律,研究了土地利用/覆被对热环境的影响,得到以下结论: 1.研究区热场:近20年,研究区热场发生了很大变化,裸地和建设用地形成了主要的高温区域。随城区面积扩大,城区高温区范围亦扩大。地表温度热场均有显著的空间自相关性,表现为随土地利用/覆被的不同,高温区域和低温区域呈空间聚集分布,热场存在很好的空间依赖性。 2.热力景观格局分布:研究区大范围为绿岛和弱热岛,生态环境良好。近20年绿岛面积在下降,热岛范围扩大,高等级热力斑块面积在1989年最大,2000年较小,2011年又有所增加;从城区来看,热岛范围在扩大,但主城区中心出现低等级热力斑块,生态与环境改善。 3.热力景观格局演变:类型水平上,各类热力景观斑块基本上在2000年之前趋于破碎化,2000年之后趋于聚集,斑块形状趋于规则化;景观水平上,热力景观整体经历了2000的破碎化后,逐渐趋于聚集,斑块的形状亦趋于规则化,景观面积在各类斑块间的分配趋向均匀,反映了对城市的规划等人为活动加强。 4.热力景观转化规律:在人为活动的干扰下,由水域和绿地形成的绿岛是最稳定的热力景观类型;低等级景观类型(绿岛和弱绿岛)和高等级景观类型(强热岛和极强热岛)两者内部较容易转化,但两者之间难转化。中等热岛较易转化为低等级景观类型和高一级的强热岛,较难转化为极强热岛。 5.地表温度和土地利用/覆被类型的关系:裸地的平均地温最高,其次是建设用地,绿地和水体平均地温较低。裸地和建设用地对高等级热力景观有很大贡献,是城市热环境强度的主要贡献因子。绿地和水体的降温作用对分割和控制城市热岛效应分布具有重要的实际意义,因此,合理的规划绿地和水体有助于改善城市的热环境。 6.地表温度和土地利用/覆被格局的关系:在整个景观水平,地表温度和土地利用/覆被景观格局指数之间没有很好的整体相关性。较之景观整体水平,在类型水平上,土地利用/覆被的景观格局指数和地表温度的相关性更好,反映出不同的土地利用/覆被格局对地表温度的影响大小不同。所以,同类土地利用/覆被的空间格局对地表温度的影响更大。 7.在一定尺度和辐射背景假设下,建立了土地利用/覆被格局和地表温度之间的的回归模型,从而定量的分析了不同土地利用/覆被及其格局对地表温度的影响程度。并在同样假设下,分析表明,近20年,主要城区的地表温度升高了约16.89%。


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