城市公园景观的热环境效应

城市热环境受到地表的物理性质和人类社会经济活动的共同影响,是城市生态环境状况的综合体现.而城市公园景观的热环境效应显著区别于其它景观类型.城市公园景观的热环境效应研究对城市规划以及城市生态环境评价都具有重要意义.论文以上海市为例,首先提取了城市公园景观斑块的空间分布数据,再利用Landsat7的ETM 为基本数据源,定量反演了城市热环境温度,然后利用GIS中的空间分析功能,重点探讨了城市公园景观的热环境效应.公园景观斑块的面积、周长与其对应的温度具有负相关关系,而形状复杂性指数则与环境温度具有显著的正相关关系,形状复杂性指数则与环境温度的相关程度远高于面积、周长与热环境温度的相关程度.公园斑块的面积以及周长与公园对周围热环境的影响在统计上相关性较差;而形状复杂性指数则与其影响力则具有显著的正相关关系,形状越复杂,公园对周围热环境影响力越强.因此,在城市公园建设中,除了公园类型、空间选址外,边界形状也应作为考虑因素之一.     

北京地区热力景观格局及典型城市景观的热环境效应

城市热环境是城市生态环境中的一个重要指标,将景观生态学理论融入到热环境研究中,尝试探讨北京地区热力景观格局及城市公园、道路景观的热环境效应。地表温度反演是分析热力景观格局及典型城市景观热环境效应的前提,论文以北京地区为例,首先利用两景ASTER影像数据采用TES算法定量反演地表温度。通过半变异函数分析地表温度空间异质性,确定最大采样尺度,然后在景观统计软件Fragstats中,计算不同粒度下的景观格局指数,分析热力景观格局及其尺度效应。通过景观斑块特征分析和缓冲区分析,探讨公园景观斑块、道路景观廊道特征的热环境效应。总体上公园景观对应的平均温度随着公园面积、边界长度的增加而减小,随着公园周长面积比增大而增大;随着距离公园渐远,地表温度升高,且升温趋势变缓。随着道路密度增加,道路平均温度显著升高,标准差显著降低,道路密度等级与道路平均温度的相关系数达到0.8021;随着距离道路中心线距离增加,缓冲区内的平均温度略有下降,但变化微弱。因此,应充分重视公园景观在缓解城市热环境方面的作用,合理布局城市道路。     

公园绿地可达性的客观影响因素

公园绿地可达性是衡量城市现代化发展水平、和谐人地关系的一个重要指标.了解公园绿地可达性客观影响因素及作用程度,对有效提高公园绿地可达性、充分发挥公园绿地的服务功能、促进城市健康发展具有重要意义.本文基于ArcGIS 9.3软件平台,运用网络分析法评价了沈阳市三环以内公园绿地服务面积及其服务效率,并分析了公园绿地服务面积及其服务效率随公园绿地面积、公园绿地形状、路网密度的变化规律.结果表明: 公园绿地面积与其服务面积呈显著正相关,与其服务效率呈显著负相关;公园绿地形状与其服务面积及服务效率呈显著正相关;路网密度与公园绿地服务面积呈显著负相关,与其服务效率没有显著相关关系;3个影响因子中,对公园绿地服务面积的影响程度依次为:公园绿地面积>路网密度>公园绿地形状,对公园绿地服务效率的影响程度依次为:公园绿地面积>公园绿地形状>路网密度;公园绿地面积是其服务面积及服务效率的最重要影响因子.     

城市空间形态离散度指数NDIS构建与应用

中国土地资源有限,需要可持续的、紧凑的城市空间形态与布局,因此,全面度量城市空间形态的紧凑性具有重要意义。通过6个情境分析了离散度指数DIS的优缺点,识别出DIS值在反映城市形态紧凑程度方面的不足,进而提出了一种新的城市空间形态紧凑度指数,即标准化离散度指数NDIS。NDIS不受城市面积规模的影响,且具有唯一性,利于城市紧凑度的横向和纵向比较,能更好地指示城市空间形态。NDIS值越大,城市越离散。进一步将NDIS与成熟使用的标准化紧凑度指数NCI结合,用于分析中国35座城市的空间形态紧凑性,研究结果表明:(1) NDIS最大值是兰州市的1.64,最小值是石家庄市的1.14,均值1.29±0.12(SE); NCI最大值是郑州市0.39,最小值是宁波市的0.1,均值0.24±0.07(SE);(2) NDIS与NCI虽然具有中等程度的相关性(r=-0.44,P0.01),但是NDIS把城市斑块间的距离关系表达得更为准确;(3)将NDIS与NCI结合,能够更加全面地指示城市空间形态的紧凑程度。准确、全面的衡量中国城市的空间形态,则需要与更多的景观格局指数结合使用。     

城市公园景观空间结构对其热环境效应的影响

热岛效应是快速城市化进程中最具代表性的生态环境问题之一。以绿地和水体为主体的城市公园所形成的"城市冷岛"是缓解城市热岛效应和改善城市热环境的有效途径。研究选取北京市城区24个公园为研究对象,利用landsat-5 TM遥感影像反演城市地表温度,探讨城市公园内部景观构成、斑块形态和空间布局这3个方面的空间结构特征与其内部温度(Ta)、对周边环境降温的影响范围(Lmax)及降温幅度(ΔTmax)的关系。研究表明:从景观构成来看,Ta、Lmax、ΔTmax与水体面积均呈现显著相关性,是影响公园内外热环境的关键因子;Ta及ΔTmax与公园内绿地面积无显著相关性,而主要受三维绿量和硬质地表比例的影响;与此相反,Lmax与绿量相关性并不显著,但与林地面积呈显著正相关。因此,综合考虑公园内外整体降温效应,应在保证绿地面积达到一定规模的同时,尽量丰富绿地内部空间结构,增大三维绿量;从斑块形态来看,绿地斑块形状越复杂,公园内部温度越低,影响范围越远,而公园外围边界形状与内部温度呈较显著正相关,但对周边热环境的影响并不明显;从空间布局来看,硬质地表分布与Ta、Lmax、ΔTmax均显著相关,其布局越分散,内部温度越低,对周边的影响范围及降温幅度越大;此外,公园林地布局越分散,内部温度越低,影响范围越大,但对ΔTmax影响不明显。在城市公园规划设计中,从缓解城市热岛效应出发,应将公园景观内部的空间结构特征作为重要的考虑因素之一。     

基于文献计量的城市空间紧凑度研究知识图谱分析

城市是地球上扩张速度最快的栖息地,城市的无序扩张被称为城市蔓延,城市蔓延带来了一系列社会和环境问题。为了应对城市蔓延所带来的问题,紧凑城市的相关理论逐渐得到重视。城市空间紧凑度量研究是紧凑城市的主要内容之一,以Web of Science数据库为数据源,运用文献计量法绘制城市空间紧凑性度量研究知识图谱,梳理城市空间紧凑性度量研究脉络,以期指导未来的紧凑城市研究。主要有以下发现：(1)城市紧凑性度量指标的研究基本遵循由粗略到详细,由外部到内部,由形态到功能,由静态到动态,由二维到三维的认知过程;(2)城市功能紧凑度研究相比形态紧凑度研究较为不足,中国的可持续发展应更加关注城市的功能效率;(3)新兴众源地理信息数据可以作为遥感数据的重要补充以丰富未来城市紧凑度度量的研究。未来城市紧凑度度量指标应统筹微观和总体,并兼顾公平和效率。     

城市空间形态紧凑度模型构建方法研究

我国城市空间形态的急剧变化给经济、社会、城市建设等带来诸多问题,使相对脆弱的城市生态环境承受巨大的压力,对城市可持续发展构成了一定的影响。深入了解城市景观的格局演变过程和机理,并构建适宜的城市空间形态定量化评价模型对于推进我国城市可持续发展、合理利用和保护区域生态环境具有重要的现实意义,也是我国城市发展的紧迫需求。在Thinh等提出的城市紧凑度算法的基础上,构建了一种城市空间形态定量化评价指标,即标准化紧凑度指数(normalized compactness index, NCI)。NCI将圆形区域作为标准度量单位,实现测算结果的标准化,在一定程度上避免了城市面积因素对评价结果所带来的影响,因而便于城市之间或同一城市不同时段间的城市空间形态紧凑程度的比较分析,为城市空间形态紧凑程度的定量评价提供了一种新的技术方法。     

基于Landsat-8影像的沿海城市公园冷岛效应——以厦门为例

城市公园主要由水体和绿色植被等景观构成,其形成的公园冷岛（Park cool island,PCI）已成为减缓城市热岛效应的重要途径之一。采用景感生态学中的景感营造理念规划设计城市公园或优化公园空间结构有助于增强公园冷岛效应,进一步改善局地城市热环境。选择沿海城市——厦门市为研究对象,基于2013年8月的Landsat-8 OLI/TIRS遥感影像和Google Earth高分影像数据,首先提取了研究区15个公园的土地利用信息,采用改进的地表温度单通道算法,获取了城市公园地表温度数据,并采用缓冲区分析、景观格局指数和多元统计等方法定量分析公园内部平均地表温度、城市公园冷岛强度（即降温幅度）、公园冷岛影响距离（即对周边区域的降温范围）三者的主要影响因子,并利用景感生态学原理初步剖析了城市公园景感营造的原则。结果显示：（1）公园面积和公园建设用地面积是影响公园平均温度的关键因子（R²=0.915）,这两个因子与公园平均温度均呈显著非线性相关;公园面积存在阈值55 hm²左右;（2）公园冷岛PCI强度由公园绿地面积、公园建筑面积和面积-周长形状指数（P/A）三个因子决定（R²=0.911）;公园冷岛PCI强度与公园绿地面积呈显著非线性正相关,与公园建筑面积呈显著非线性负相关,与面积-周长形状指数（P/A）呈显著线性负相关;在确保公园绿地面积达到一定阈值时,应该尽量降低公园建筑面积,增加公园形状复杂度,有利于其PCI强度的增加,缓解城市热岛效应;（3）公园冷岛影响距离由公园面积和公园水体面积比例决定（R²=0.719）,公园冷岛影响距离与两者呈显著正相关;绿地公园中提高公园水体的面积比例,有助于增大公园冷岛的影响距离;（4）城市公园的规划与设计,需要运用景感生态学的原理,从缓解城市热岛效应的角度,充分考虑公园大小、形状、土地利用类型组成比例及空间配置等因素。     

城市绿地空间形态对PM2.5的消减影响——以武汉市为例

缓解大气颗粒物污染、营造清洁健康的城市环境是中国绝大部分城市须解决的问题之一。城市绿地能有效缓解PM2.5,然而当前对绿地空间形态的研究不足,导致能在规划设计中直接应用的成果不多。基于武汉市9个城市绿地空间形态要素量化差异与实地测量的PM2.5浓度大小,探索二者深层的量化关系规律。结果显示：1）PM2.5消减量随绿地规模的增加呈增长趋势,当规模大于5~10 hm2消减量减缓;2）绿地面积、周长及形状指数与PM2.5的消减量显著正相关,分维指数与近圆形形状指数相关性不显著;3）PM2.5的消减效率随绿地规模的增加急剧下降,当绿地规模超过5~10 hm2,消减效率变化不明显。通过量化分析,揭示对PM2.5消减具有显著影响的城市绿地空间形态指标,提出适当的规模、不规则或复杂的绿地形态及分散式的布局等绿地优化策略。     

城市景观格局演变的生态环境效应研究进展

快速城市化过程剧烈影响着下垫面变化,直接带来了交通拥挤、资源短缺、环境污染、生态恶化等诸多问题,所有这些问题的出现均与景观格局演变密切相关,研究城市景观格局演变及其生态环境效应正在成为全社会关注的热点.系统总结了城市化过程对景观格局演变的影响,分析了城市景观格局演变的热环境效应、水环境效应、生态服务效应,以及城市生态用地与生态安全格局设计等方面的研究进展.指出了目前城市景观演变与生态环境效应研究中存在的问题与不足:(1)现有研究侧重于景观格局演变的量化分析和景观格局指数的计算,较少关注景观格局演变对生态环境及其区域生态安全的影响;(2)城市景观格局演变与热岛效应研究多局限于两者数理统计关系的分析,对于城市热环境形成的机理缺乏深入研究;(3)城市景观格局演变与大气环境效应方面更多研究关注绿地及其空间布局在吸收和降解大气污染物、固体颗粒物方面的作用,对城市景观格局演变的大气环境综合效应以及大气灰霾效应影响机理重视不够;(4)如何通过合理设置生态用地,有效提高城市生态服务功能和保障城市生态安全,目前仍缺乏深入而又系统的研究.下一步的研究中,需要综合多尺度的景观信息来揭示城市景观的演变机理和环境效应,构建基于城市空间扩展和生态服务效应评价的城市生态空间优化决策模型,探讨城市生态空间优化模式与安全格局.     

基于可达性分析的城市公园绿地供给研究——以广西玉林市为例

城市公园绿地在空间上的分布和供给水平对其服务功能的发挥有非常重要的影响。人均公园绿地面积这一数量指标忽略了可达性问题以及实际人均公园绿地水平的空间差异。另一方面,在城市绿地资源紧缺的情况下对城市公园绿地的精准化供给提出了较高要求。尝试通过基于互联网位置大数据平台的数据分析,对不同出行方式下公园绿地的可达性进行评价,并从可达性的视角提出人均有效绿地面积的概念,用以分析玉林市中心城区现状公园绿地的空间分布和供给情况,提出优化策略和方案,为城市公园绿地的布局提供新思路。     

环境正义视角下公园绿地空间配置公平性评价——以南京市主城区为例

公园绿地在促进城市居民公共健康、实现城市可持续发展方面具有广泛效益,其空间配置的公平性对维护环境正义具有重要意义。然而,当前公园绿地空间配置公平性的研究仍侧重其数量的地域均等,对其质量、可达性空间配置的公平性关注不足。本研究基于环境正义视角,以南京市主城区为例,从公园可达性、公园面积、公园质量3个特征(共6个参数),综合运用互联网地图服务可达性分析、主客观综合质量评价、空间自相关及非参数检验等多种分析方法,分析了公园绿地空间配置的公平性格局。结果表明:研究区公园绿地的空间分布格局呈现明显的核心-边缘特征,在可达性、面积、质量3个特征上均存在一定程度的不公平性,呈现出较为显著的环境不正义格局;3个特征6个参数空间配置的不公平性存在显著差异,可达性得分值、可达的公园面积的不公平性最突出,到达公园绿地的最小时间、到达最近公园的质量的差异次之,到达高质量公园的数量与最小时间差异较小;高收入居住社区能够访问的公园的可达性得分值、总面积、公园质量平均值分别是低收入社区的3.7、2.7和1.6倍,表明收入高的居住社区享有更好可达性、更大面积、更高质量的公园绿地。其中,中等收入社区享有绿地优势最突出,大多数低收入居住社区尚难以在步行30 min内到达高质量公园。研究结果可为城市公园绿地的优化配置与合理规划提供决策依据与规划参考。     

闽三角城市群生态环境脆弱性及其驱动力

生态安全是地区社会经济可持续发展的基本前提之一,而生态环境脆弱性会威胁地区的生态安全,进行生态环境脆弱性评价具有重要意义。以闽三角城市群为例,分别选取2000年和2015年的高程、坡度、岩性、土壤类型、NDVI、年均降水量、年均温、人口密度、人均GDP、路网密度、景观多样性、土地利用程度和工业固体废弃物排放量等13个指标,基于空间主成分分析法,并结合全局Moran'I和LISA聚类图,从整体特征、空间差异、空间集聚、地类脆弱性分异以及驱动力5个方面,探讨闽三角城市群的生态环境脆弱性及其驱动力。结果表明:2000—2015年间,闽三角城市群的生态环境脆弱性整体处于中度脆弱,但呈现出由中度脆弱向重度脆弱过渡的趋势;2000—2015年间,生态环境脆弱性呈现出由东南沿海向西北内陆逐渐增强的整体趋势,并存在明显的地带性特征,东南沿海增长不明显,部分地区有所下降,而西北内陆增长明显;生态环境脆弱性存在显著的空间自相关性,且为显著正相关,在西北部山区地带为显著的高高聚集,在东南沿海平原地带为显著的低低聚集,16年间集聚性特征在空间上有所迁移和扩张;2000—2015年间,生态环境脆弱性在各地类存在着一定的异质性,其生态环境脆弱性指数大小顺序始终为:林地未利用地草地耕地水域建设用地,整体由中度脆弱向重度脆弱过渡;2000—2015年间,生态环境脆弱性的驱动力有所变化,但人口密度、景观多样性、岩性和土壤类型一直是闽三角城市群生态环境脆弱性主要的驱动力。     

农户生活消费对环境影响的空间差异及其原因——基于张掖市2010年调查数据

农户是农村最主要的行为主体,其生活消费对环境有重要影响,然而农户的生活消费模式等因素的差异导致对环境的影响在空间上存在差异,为了缓解农户生活消费对环境的压力,需要研究其消费对环境影响的空间差异。基于张掖市2010年调查数据和统计资料研究了农户生活消费对环境影响空间差异,并分析了原因,研究结果显示:(1)张掖市2010年人均生态足迹为1.056hm2/人,人均生态承载力为1.705hm2/人,人均生态盈余0.649hm2/人;(2)从生态足迹的构成看,当地的生活消费主要是以生物资源和化石能源消耗为主,占总生态足迹的81%,而建筑用地和水域消耗最少,占总生态足迹的1.2%。;(3)张掖市五县(区)农户生活消费对环境的影响总体差异较小,Gini系数为0.309。但是区域间的差异远远大于区域内的差异,区域间的差异为0.442,占总差异的71.1%,区域内的差异为0.18,占总差异的28.9%。其中,甘州区农户生活消费对环境影响差异最大,Theil指数为0.078;(4)农户消费模式、家庭规模和人均年收入增多,将加剧农户对环境的压力,劳动力受教育程度、社会资本存量和非农化程度提高,将在一定程度上减缓农户对环境的影响。     

How should we grow cities to minimize their biodiversity impacts?

Urbanization causes severe environmental degradation and continues to increase in scale and intensity around the world, but little is known about how we should design cities to minimize their ecological impact. With a sprawling style of urban development, low intensity impact is spread across a wide area, and with a compact form of development intense impact is concentrated over a small area; it remains unclear which of these development styles has a lower overall ecological impact. Here, we compare the consequences of compact and sprawling urban growth patterns on bird distributions across the city of Brisbane, Australia. We predicted the impact on bird populations of adding 84 642 houses to the city in either a compact or sprawling design using statistical models of bird distributions. We show that urban growth of any type reduces bird distributions overall, but compact development substantially slows these reductions at the city scale. Urban‐sensitive species particularly benefited from compact development at the city scale because large green spaces were left intact, whereas the distributions of nonnative species expanded as a result of sprawling development. As well as minimizing ecological disruption, compact urban development maintains human access to public green spaces. However, backyards are smaller, which impacts opportunities for people to experience nature close to home. Our results suggest that cities built to minimize per capita ecological impact are characterized by high residential density, with large interstitial green spaces and small backyards, and that there are important trade‐offs between maintaining city‐wide species diversity and people's access to biodiversity in their own backyard.     

城市绿地可达性与公平性评价

城市绿地是城市重要的绿色基础设施,是实现城市可持续发展的重要空间保障,具有重要的生态、社会文化功能.20世纪80年代以来,我国一直以城市人均(公共、公园)绿地面积、绿地率、绿化覆盖率等面积比率指标作为核心指标来指导城市绿地建设,缺乏具体引导城市绿地空间分布的指标,较少关注城市绿地服务功能的公平性问题.借助于GIS技术,构建了城市绿地社会功能评价的简明框架,尝试将表征城市绿地空间分布的可达性和公平性指标引入城市绿地的功能评价中,以体现城市建设"以人为本"、"社会公平"的理念,并以上海和青岛为实证,对新构建的系列指标进行了分析与检验.研究结果表明:(1)可达性和公平性系列指标导入城市绿地的功能评价中是可行的,能够有效的表征和测度城市绿地空间布局的合理性程度;(2)可达性和公平性指标使用时需要界定研究区范围、研究尺度,特别是数据精度,以利于研究区的纵向比较和城市间的横向比较.研究结果将丰富我国城市绿地评价的核心指标体系,亦可为城市规划者和建设者合理规划与布局城市绿地提供重要的依据和参考.     

用地紧凑变化对武汉市绿色空间生境质量的影响

城市化以及人类活动所造成的土地利用变化严重影响了城市绿色空间生境质量,从而引起了一系列生态环境危机。如何科学合理协调用地建设与绿色空间生境质量的关系是城市可持续发展的重要内容。尽管当前不少学者探究了建设用地扩张强度、景观格局变化、土地利用类型变化等因素对自然生境的影响,但用地紧凑视角下用地规模、形态、强度等方面如何影响生境质量仍少有研究。以武汉市三个建设时期（2005、2013、2018年）为例,首先从生境适宜度与生境承载力视角出发构建生境质量综合评价体系,围绕土地利用强度以及土地功能布局,构建用地紧凑度评价指标体系;其次依据三个时期生境质量的热点分布情况将样本网格划分为生境冷点区、生境热点区以及生境变化区;最后通过相关性与空间自相关分析,探究生境质量与用地紧凑度的相关性及其在空间上的关联格局。结果表明：（1）武汉市用地紧凑变化对生境质量有消极影响,2005年至2018年生境质量由0.624下降到0.578,其时空分异特征明显,在三个时期内均呈现中心低、边缘高的分布特征,总体上退化速度加快,城市生境质量的提升工作效果不显著,城市发展边界是生境质量退化的重点区域。（2）不同区间生境质量受用地紧凑度影响的程度呈现出明显的差异性,生境冷点区受用地紧凑度影响最为显著,生境变化区内其与建设用地密度、居住用地密度、路网密度、土地聚集度、土地利用多样性、公交站点密度等存在较强的相关性。（3）用地紧凑因子均会对周边区域生境质量产生潜在影响,建设用地密度、土地聚集度、土地利用多样性、用地混合度、路网密度五项指标不仅对所处地块生境质量造成影响,还与周围地块生境质量退化有着密切联系,对生境影响范围较广,用地整合度对生境质量影响较小。研究结果对优化用地格局、维持生境高质量、实现用地高效配置、完善绿色空间生态系统具有重要参考意义。     

基于防灾目标的城市公园空间结构及合理性评价——邻域法在长春市的应用

防灾公园作为重要的空间要素之一,是城市应急避难场所建设的主要形式.基于防灾目标,运用邻域法对长春市公园布局合理性进行评价.结果表明:研究区防灾公园的空间分布不均衡,西北部密集、东南部稀疏,呈现出同一等级防灾公园集中分布、不同等级防灾公园分散分布的空间格局.防灾公园避难有效性较低.50%以上公园人均避难面积不足,近40%公园可达性超过最长避难时间.不同等级防灾公园的避难有效性存在显著差异,中心防灾公园最高、固定防灾公园次之、紧急防灾公园最差.针对长春市防灾公园布局不合理情况提出以下主要建议:不同等级防灾公园可采用镶嵌式的空间布局模式;公园设置标准应与人口分布趋势相对应;加强紧急防灾公园建设.