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城市空间结构与遥感地表能量响应关系研究

姚武韬  
【摘要】:遥感地表能量信息是区域生态系统要素生态过程的度量,它通过地表能量的空间分布及变化趋势体现生态系统要素的格局、状态、质量,是城市生态系统状态的客观反映。本文从城市生态系统生态学的角度,展开对三亚市域、中心建成区两个层面的研究,旨在为城市规划和城市设计的前期论证、决策、预测、实施、验证等提供科学依据。第一部分中,提取三亚市域的地表能量信息和植被指数信息,采用地表能量分级、植被指数分级和植被-能量关系三个指标,结合高程垂直分带和林地类型分布信息,探讨近三十年(1988-2015)不同时期三亚城市生态系统的水平地带性、垂直地带性及其时空变化特征。第二部分中,基于三亚中心建成区网格单元,探讨城市空间结构与地表能量的响应关系,并结合空间句法,尝试从路网结构与地表能量的响应关系层面展开分析。得到以下初步结果:在论文所用研究方法层面:(1)植被指数、地表能量参量综合评价指标针对三亚植被环境的评价结果,优于单纯植被指数和地表能量指标的评价方法。(2)等密度分析能够体现地物植被指数-地表能量关系在空间分布的集中趋势、数值区间、结构状态。(3)基于网格单元的地表能量等域分级能够体现体量较小的典型要素与周边其他要素的地表能量数值差异。(4)空间句法及其扩展参量对城市空间结构的定量分析与遥感地表能量信息相结合,获取道路属性、路网分布与城市地表能量的响应关系,是对基于网格单元城市空间分析的补充。在市域生态评价层面:(5)空间结构上,三亚市域从滨海向山地,呈现低植被指数-高地表能量向高植被指数-低地表能量的阶跃性过渡态势;动态变化上,三亚市域植被指数和地表能量均有增高趋势,且随海拔高度升高,植被指数增高幅度加大,地表能量数值增高幅度降低。(6)根据植被指数-地表能量综合特征分析,三亚市域海拔200米以下的人工林分布区和城市建成区生态质量指标波动、降低程度较高,400米以上的天然林分布区生态质量指标级别相对较高,稳定性最强;人工林中,各林地类型生态评级的下降幅度果树林分布区桉树林分布区橡胶林分布区。在中心建成区层面:(7)人为扰动的频度和力度影响地表能量的波动程度。在网格单元的地表能量稳定性方面,以规模天然植被为主的开敞空间优于以人工植被、城市绿地为主的开敞空间,以及以城市建筑实体、开放空间网络为主的实体空间。(8)从城市要素类型看,开敞空间与实体空间要素的类型、状态、多样性水平等影响其地表能量数值高低。(9)从要素组团方式看,受实体空间和开放空间布局、规模的影响,城市要素的不同组团方式呈现明显的地表能量差异性特征,即开敞空间与实体空间要素配置的合理性决定地表能量数值改变的格局。(10)通过空间句法及其扩展参量分析与城市空间结构分析相结合的方法可知,路网对城市地表能量分布的影响因素包括:一、道路及其周边环境的属性;二、路网通过对城市的分割和城市内部运动的影响,间接对城市空间结构和地表能量分布产生影响。


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