城市绿地空间格局及其环境效应——以宜昌市中心城区为例

城市绿地在改善城市环境及维护城市生态系统平衡中起着极为重要的作用 ,而当绿地覆盖率小于 4 0 %时 ,绿地整体生态效益的发挥主要取决于绿地的内部结构和空间布局 ,但迄今为止缺乏绿地景观分布格局与环境效应关系的研究报道。本研究应用景观生态学原理 ,分析了湖北省宜昌市中心城区斑优格局、斑匀格局、廊道格局和对照格局等四种景观结构及其绿地分布格局 ,选取了气温、相对湿度、环境噪声和大气 SO2 、NOx、TSP含量等环境监测指标 ,观测了不同绿地景观格局下的环境效应 ,并对比分析了绿地分布格局指标与综合环境效应间的关系 ,以便提出城市绿地系统布局合理性指标 ,为城市绿地系统的景观结构优化提供依据。研究结果表明 ,斑优格局、斑匀格局、廊道格局和对照格局等四种不同景观在斑块总面积、建筑斑块面积和无绿化道路面积等景观总体格局上较均衡 ,但由于其绿化覆盖率及绿地景观分布格局差异较大 ,致使其环境效益也表现出明显的差异。其中 ,对照格局景观的绿地斑块总面积最小 ,绿地破碎化指数最高 ,绿化覆盖率仅为 1.0 0 % ,以建筑铺装斑块和无绿化道路廊道为主要景观构成。因此 ,对照格局景观的环境气温较高、空气相对湿度低、环境噪声较大、大气 TSP含量高 ,景观环境恶劣。斑优格局景观主要表现为绿     

城市绿地和建筑格局影响热环境的模拟研究

景观类型和格局能够影响城市热环境,但是在不同小区域背景下,它们的贡献差异尚缺少定量研究。将实地监测与数值模拟技术相结合,对北京市典型景观的风速场与温度场进行模拟研究,分析天空开阔度、绿地面积与风速、地表温度之间的关系。在此基础上,探讨绿地形态与绿地温度及地表温度的关系,同时设计多种典型的城市绿地、建筑格局在计算机中进行模拟,揭示不同绿地、建筑景观配置下热环境的影响因素。结果表明：（1）天空开阔度和风速是影响城市小区域热环境的重要因素,天空开阔度与地表温度显著负相关,高风速会明显降低地表温度;（2）绿地面积和形态是影响区域地表温度与气温的重要因素,占比10%-50%的绿地降温强度为1.4-2.2℃,面积越大、形态越复杂,降温效应越明显,分散的绿地降温效应优于集中式绿地;（3）迎风向呈两端低中间高的建筑分布可显著改善热环境,较其它格局气温约低1.6℃。研究结果对于指导城市景观设计改善城市热环境具有一定的参考价值。     

北京公园绿地夏季温湿效应

选取北京典型的城市园林绿地--元大都城垣遗址公园北段不同覆盖率的乔-灌-草、乔-草型复层结构的公园绿地作为研究对象,以草坪型绿地作为对照,从水平和立体空间两个角度进行测试,研究局部绿地的覆盖率、复层结构对环境的温湿效应.结果表明:在夏季高温时段,绿地的温度随覆盖率的增加而降低,当覆盖率达到或高于60%时,其绿地才具有明显的降温增湿效果;覆盖率较高的乔-灌-草复合型绿地给环境带来的温湿度的空间影响范围较大,乔-灌-草复合型绿地的降温增湿效应好于草坪.合理的绿化结构及植物配置能使城市园林绿地较好地发挥其夏季的降温增湿效应,有利于改善城市热环境、减缓城市热岛效应.     

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.     

基于气温实地调查的城市绿地降温效应研究现状与未来展望

随着城市化进程的不断推进,城市热岛效应日益明显.城市绿地作为城市结构中的自然生产力主体,在缓解城市热岛效应方面发挥着极其重要的作用.然而,面对快速城市化进程和不断变化的环境,如何实现城市绿地的合理配置与前瞻性布局,从而实现其整体降温效应的最大化,进而改善城市环境与微气候,依然是一个亟待解决的难题.这迫切需要多尺度的城市绿地降温效应研究.本文对基于气温实地观测来探讨城市绿地降温效应的相关研究进行了系统梳理与总结,从城市绿地的面积与形状特征、植被结构特征、影响降温效应的外部因素3个方面深入探讨了影响绿地降温效应的主要因素,并从城市绿地降温的时间变化特征和距离衰减效应两方面总结了绿地降温效应的时空特征.在此基础上,指出了目前城市绿地降温效应研究存在的主要问题和未来研究展望.     

绿地空间降温效应综述：景观调控视角

在全球变暖和极端热事件加剧的背景下,绿地空间优化已经成为一种有效调控热环境的基于自然的解决方案,明晰绿地空间的降温过程、效应特征和景观调控作用对区域绿地空间结构和格局优化至关重要。梳理当前景观调控视角下绿地空间降温效应相关的理论、方法与案例,回顾了植被降温过程。植被通过遮荫、蒸散、固碳、湍流等过程直接或间接地实现降温效果,但同时受到了大气和土壤含水量、环境温度、风系统等背景气候的影响。从内部视角(绿地景观变化对本地温度的影响)和外部视角(绿地景观对外部区域温度的影响)总结了降温范围、强度、梯度、效率等特点,分析不同度量指标的空间差异与关键阈值。内部视角厘定降温效应主要模拟区域内土地覆被变化(如造林、植被类型转换等)和植被覆盖度变化的影响;外部视角强调以绿地景观为中心的距离变化及其温度序列关联的特征曲线。进一步归纳了景观视角下绿地空间对温度的调控途径,梳理绿地景观组分(景观的类型、结构和规模特征)和空间配置(景观的空间形态和关系特征)对降温效应的影响差异。已有研究表明,绿地空间的景观组分与温度的关联性结论较为一致,但关键调控阈值在不同气候和发展水平的区域存在差异;规则或复杂绿地景观、集聚...     

基于无人机航测的漯河市土地利用景观格局尺度效应

景观格局的尺度效应一直是景观生态学研究的核心内容,对于揭示景观空间格局变化规律及其生态过程具有重要意义。以漯河市中心城区为研究对象,基于景观生态学原理,采用无人机航测技术获取空间分辨率为0.09 m的无人机影像,结合GIS空间分析法,量化分析了漯河市土地利用景观格局的尺度效应。结果表明:(1)漯河市中心城区土地利用景观格局具有明显的粒度和幅度效应。(2)粒度越小,景观格局指数随空间粒度的变化趋势越稳定,其表达的生态过程越真实;景观水平上景观格局的粒度效应是由建筑、道路和绿地景观在景观优势度、破碎度和聚集度等方面的变化导致的;35 m和3 m分别为研究粒度效应的临界阈值和最佳粒度。(3)景观优势度、破碎度和蔓延度随空间幅度的增加而降低,景观复杂程度和聚集度随空间幅度的增加而增加;景观格局具有明显的空间梯度分布特征——从市中心往外由不透水地面向透水地面过渡;建筑和道路在城市中心区聚集度较高,而绿地景观在城市内部破碎度较高,进而主导了整体景观格局的梯度变化;景观组分的稳定与城市规模有关。(4)无人机航测技术可以更快速、准确地获取城市尺度上的景观生态信息,揭示景观格局对尺度效应的响应特征,可为景观格局优化和城乡景观规划提供科学依据。     

斑块面积对城市绿地降温效应的影响研究进展

在气候变化和快速城市化的双重影响下,全球城市面临日益加剧的热岛效应。绿地能够有效改善城市热环境。城市土地资源紧缺,优化绿地布局,使有限面积的绿地发挥更大的降温效果具有重要的理论意义和实践价值。其中,如何设置绿地斑块大小则是优化绿地布局的首要考虑因素之一。从斑块和景观的尺度总结了现有绿地斑块大小对其降温效应影响的研究进展,结果表明：1）在斑块尺度,随着绿地斑块面积增加,绿地的降温效应相应增加,但增加的趋势为非线性变化,表现为温度随绿地斑块面积的增加先下降,后趋于平稳,表明可能存在降温效率（单位面积绿地降温能力）最强的斑块大小;2）在景观尺度,绿地斑块大小在空间上的配置对热环境的影响研究结果存在差异,尚无一致性定论。基于已有研究,本文指出了现有绿地斑块大小对其降温效应影响研究中的问题与不足：1）主要关注绿地斑块大小与温度的统计关系,缺乏对其具体影响过程和内在机制的深入探讨;2）更多关注地表温度,而对与人体舒适度和健康直接相关的其他热环境指标的研究较少;3）研究中缺少对城市中数量巨大,分布最广的小型绿地斑块的考量。未来的研究应加强从遮阴和蒸腾等降温过程深入解析绿地斑块大小对热环境影响的内在机理机制,从降温效率的角度,探讨是否存在最优的斑块大小,并进一步探讨绿地周围建筑环境对绿地斑块大小与其降温效应关系的影响,为优化城市绿地分布,改善城市热环境提供科学依据。     

基于景观尺度的城市冷岛效应研究综述

城市冷岛效应相对于热岛效应而提出,强调景观规划对于优化城市热环境的功能和途径.本文从景观斑块面积、指数、阈值以及景观格局及其相关性等方面分析了水域、绿地与公园冷岛效应研究进展.分析发现:基于景观尺度的城市冷岛效应在面积与形状指数二者谁具有更为显著的冷岛效应方面存在较大争议,对阈值的辨识还不够深入,并且过多关注景观组成而缺乏关于不同景观配置对冷岛效应的影响研究.水域景观的冷岛效应应该多关注形状、宽度以及位置等的影响,而绿地景观的冷岛效应多关注绿地类型、面积、配置和管理方式等,城市公园的冷岛效应还会受到海拔、人类活动等影响.基于此提出几点建议:以阈值研究为主导,对争议问题进一步探求其形成的原因;强化对时间序列的研究;辨识不同景观格局和景观配置对"冷岛"效应的影响;注重尺度和粒度对冷岛效应的影响研究;加强多学科的交叉耦合.     

基于CFD的城市绿地空间格局热环境效应分析

运用CFD数值模拟方法,结合RS技术,对城市中五类常见的绿地空间格局在垂直和水平方向上进行温度场和风速场数值模拟,以探讨绿地空间格局对城市热环境的影响程度及方式。在绿地的垂直结构上,灌木层对流场的影响要大于乔木层;而乔木层对绿地内部的降温作用更为明显。在绿地的水平布局形式中,在绿地率相当的情况下,楔状格局具有较好的热环境效应,即该格局在城市中的降温效果最为明显;放射状和条带状的次之,点状格局对周边环境的降温效果要弱些,但各"绿点"(即组成该格局的各块绿地)在小范围内降温效果比较明显,可以作为改善局部小气候的手段;环状格局热环境效应最弱。将CFD技术引入城市热环境研究,利用遥感技术对其进行参数修正,使热环境研究更加准确完整,具有经济高效方便等优点。     

20世纪90年代上海市热环境变化及其社会经济驱动力

城市化过程导致地表水分蒸腾减少、径流加速、显热的存储和传输增加以及水质降低等一系列生态环境效应,其中最典型的特征就是城市热岛的出现。城市热环境动态主要驱动力可以概括为两大方面:地表覆被的变化与人类社会经济活动。论文采用Landsat的TM/ETM+为基本数据源,先定量反演了每个像元内的陆地表面温度,以此探讨了20世纪90年代上海市主城区热环境的动态演化和社会经济驱动力。研究结果揭示,20世纪90年代上海市主城区热岛范围显著扩大,但中心城区的热岛强度在下降,空间格局也趋于复杂;通过分析,城市热环境空间格局动态演变是不同尺度上、相互嵌套、相互影响的多种驱动力的综合作用结果。其中,城市建成区的快速扩展是热岛范围不断扩展的最显性驱动力;中心城区人口密度显著下降是热岛中心强度降低的一个综合性驱动因子,而以重化工业为代表的能耗布局改变则是中心城区热岛强度降低的一个主要驱动力;通过增加绿化面积布局等人为措施改变热辐射和存储模式,对缓解城市热环境来说是最有意义的因素。由于多种驱动力相互嵌套、交互作用,因此建立城市热环境演变驱动机制的定量模型还十分困难,但是研究结果对于制定城市热环境改善政策和编制合理的城市规划等都具有一定的借鉴意义。     

基于GIS的广州市中心城区城市森林可达性分析

城市森林是城市中主要的生态功能景观,已经成为城市生态环境建设的主体。基于居民方便获取城市森林服务的要求,根据大型城市森林斑块、道路网和街区单元数据,利用ArcGIS9.2的Network Analyst工具,分析了广州市中心城区在2km步行距离内街区单元到达城市森林斑块的可达性以及城市森林斑块的承载力,并结合航片解译的树冠覆盖数据对具有不同可达性的街区单元进行了分析。分析结果表明：广州中心城区的外环高速以内的区域范围,分别有73%、46%和18%的的街区单元在步行2km、1km和0.5km距离内能够到达大型城市森林绿地斑块。从街区单元的行政归属看,以越秀区的街区可达性最好,而海珠区和原芳村区的街区可达性较差。研究范围内,0.5km内不能到达大型城市森林斑块且树冠覆盖超过30%的街区类型中,以公共管理单位类型为主,单位绿化对于树冠覆盖的贡献率大;而绝大多数以住宅类型为主的街区单元的树冠覆盖率低于10%,其中64%的街区树冠覆盖率低于5%。以街区单元为基本对象进行可达性度量,分析城市森林斑块现状分布和服务状况,并结合其树冠覆盖特征,可以明确需要重点关注区域的空间分布,可为广州市在较小尺度上的城市森林空间布局优化提供参考。     

城市水体对热岛的缓冲性能沿河岸距离的变化规律

城市水体包括城区内的自然水体和人工水体两大类。作为城市生态系统的重要组成部分,水体在缓解城市热岛效应(Urban Heat Island, UHI)上具有重要作用。研究城市热岛效应的现状,探讨水体对城市热岛的缓冲效应,为改善城市热岛效应和生态环境,并对城市进行合理的改造和规划提供理论依据。以长沙市中心城区为研究区域,以南北向贯穿长沙市的湘江河道作为主要研究对象,基于长沙市2016年7月Landsat 8 TIRS遥感影像采用大气校正法反演地表温度(Land Surface Temperature, LST),利用监督分类法获取其同步的城市化进程和土地利用类型,分析市区内地表温度及热岛效应的空间分布特征。同时,通过在湘江两侧建立多个尺度的缓冲区,并将其与地表温度分布及土地利用类型叠置,分析湘江为主的水体对长沙市热环境及各缓冲区的缓冲效应,结果表明:(1)长沙市城市建设格局与热岛效应空间分布基本相似,建筑用地热岛效应更高,极端地表温度达到53.8℃;水体、绿地和裸地的热岛效应相对较低,最低地表温度为16.0℃;(2)湘江对长沙市热岛效应具有缓冲作用,对长沙市热岛效应的平均缓冲距离为400 m;(3)湘江对热岛效应的缓冲能力与水体周边土地利用类型有关,对河东区的缓冲作用小于河西区,对沿江休闲区的缓冲效应大于沿江住宅区。综上所述,长沙市热岛效应强度与用地类型相关,建筑用地热岛效应严重;水体对热岛的缓冲效应显著,但不同缓冲区内缓冲距离存在差异,因此对城市生态格局进行小规模改造可增强水体缓冲作用,缓解城市热岛效应。     

唐山市域1993-2009年热场变化

唐山市是河北省经济和城市化发展都很快的区域,为了给唐山市生态市规划提供生态建设空间布局依据,利用1993年8月18日和2009年8月30日的TM卫星影像,对其市域的热场变化情况进行了研究。结果表明,唐山市域热场都呈现出东部和中部热场较强、其余区域相对较较弱的空间特征。强热岛主要集中在南部的低平原湿地生态系统保护亚区和曹妃甸循环经济与生态港城建设亚区,以及中部的平原生态城镇建设亚区。从相对亮温来看,在1993年到2009年,唐山市的绿岛面积和强热岛面积增加的数量最大,分别达到了38326.05hm²和25497.81hm²,极强热岛的面积2009年是1993年相应面积的3.88倍。最稳定的热力景观斑块类型为绿岛斑块,其保持不变的面积达到了77.6%;而最不稳定的景观斑块类型为极强热岛,其发生变化的面积比例达到了97.05%;其他类型的稳定性相对较小,均低于50%。文章还从植被、土地利用、城市建设和工业发展等方面,分析了唐山市热场变化的原因。     

城市热岛“源-汇”景观识别及降温效率

快速城市化背景下,不同景观降温效率的差异是深入理解景观格局对城市热岛效应影响机理的基础。现有城市热岛研究多以土地利用或土地覆被替代热岛效应的源与汇,往往忽略景观的热特征与相邻景观的热关系,造成信息偏差。需要从景观热特征的视角,探讨面向城市热岛效应的景观分类方法,并分析不同特征景观的降温效率差异。基于"源-汇"景观理论,以深圳市西部为研究区,构建面向城市热岛的景观分类方法,通过2010年TM遥感影像提取NDVI、NDMI及ISA等地表特征及地表温度特性,叠加划分16类城市景观,分析不同地表特征的景观等距离梯度下的温度变化关系,识别城市热岛的"源-汇"景观。在此基础上,分析"源-汇"景观的结构特征,构建以面积和温度为影响因素的景观降温效率指数,结合景观格局指数,分析不同面积与形状的"汇"景观降温效率。结果表明,在16类景观中,5类景观被识别为城市热岛汇景观,面积约533 km~2,占研究区总面积的45.5%。降温效率结果表明,"汇"景观的降温效率为1.54,其中绿色空间及阴影景观的降温效率贡献率较高。通过面积与形状的景观格局分析发现,降温效果随两个指数的增加,均呈先升后降的趋势。研究结果为城市规划与城市绿色基础设施建设决策中降温景观的形状和面积设定提供依据,增加景观水平的缓解热岛效应的效率。     

Riverine invertebrate assemblages are degraded more by catchment urbanisation than by riparian deforestation

1. Restoration of riparian forests has been promoted as a means of mitigating urban impacts on stream ecosystems. However, conventional urban stormwater drainage may diminish the beneficial effect of riparian forests.
2. The relative effects of riparian deforestation and catchment urbanisation on stream ecosystems have rarely been discriminated because urban land use and riparian degradation usually covary. However, land use at three scales (channel canopy cover along a 100-m site, riparian forest cover within 200 m of the channel for 1 km upstream, and catchment imperviousness) covaried only weakly along the lowland Yarra River, Victoria, Australia.
3. We tested the extent to which each land use measure explained macroinvertebrate assemblage composition on woody debris and in the sediments of pools or runs in the mainstem Yarra River in autumn and spring 1998.
4. Assemblage composition in both habitats and in both seasons was most strongly correlated with proportion of catchment covered by impervious surfaces. Sites with higher imperviousness had fewer sensitive taxa (those having a strong positive influence on indicators of biological integrity) and more taxa typical of degraded urban streams. Sensitive taxa rarely occurred in sites with >4% total imperviousness. However, within sites of similar imperviousness, those with more riparian forest cover had more dipteran taxa. Channel canopy cover did not explain assemblage composition strongly.
5. Riparian forest cover may influence richness of some macroinvertebrate taxa, but catchment urbanisation probably has a stronger effect on sensitive taxa. In catchments with even a small amount of conventionally drained urban land, riparian revegetation is unlikely to have an effect on indicators of stream biological integrity. Reducing the impacts of catchment urbanisation through dispersed, low-impact drainage schemes is likely to be more effective.     

2003—2011年夏季北京城市热景观变化特征

自北京城市总体规划(2004—2020年)以来,城市化快速发展,强烈的人类活动改变了城市的热环境。基于2003年、2007年和2011年夏季同时期的TM遥感卫星影像,采用遥感反演地温的方法,运用RS、GIS以及景观分析工具,对北京城市六环内的热场和热岛变化特征进行了分析。分析结果表明,2003—2011年北京城市六环内的热场分布特征发生了很大变化,2003年城市各环线内的植被覆盖度最低,但是夏季城市的地表辐射亮温分布差异相对较小,热岛特征也并不十分明显,随着城市建设规模扩大和用能的增加,到2011年,尽管城市植被覆盖度提高很快,但城市和城郊的温差达到最大,城市热岛在不断增强,热场向城市中心集聚趋势明显。通过城市热岛等级类型的景观指数分析表明,2011年的高等级的热岛斑块分布范围和强度都明显提高,而且城市五环内高等级的热岛范围基本连成一片。由于城市人类活动的加剧各热岛等级斑块的形状更加复杂。在景观水平上的分析显示,2007年的热景观斑块类型多,在六环内的分布均匀,破碎化程度高,至2011年,景观斑块的蔓延度逐渐下降,低等级的热岛斑块优势度逐渐降低。研究结论可以为城市管理决策部门制定有效的热岛效应缓解措施提供理论依据。     

A multivariate analysis integrating ecological,socioeconomic and physical characteristics to investigate urban forest cover and plant diversity in Beijing,China

Understanding the factors driving the variation in urban green space and plant communities in heterogeneous urban landscapes is crucial for maintaining biodiversity and important ecosystem services. In this study, we used a combination of field surveys, remote sensing, census data and spatial analysis to investigate the interrelationships among geographical and social-economic variables across 328 different urban structural units (USUs) and how they may influence the distributions of urban forest cover, plant diversity and abundance, within the central urban area of Beijing, China. We found that the urban green space coverage varied substantially across different types of USUs, with higher in agricultural lands (N = 15), parks (N = 46) and lowest in utility zones (N = 36). The amount of urban green space within USUs declines exponentially with the distance to urban center. Our study suggested that geographical, social and economic factors were closely related with each other in urban ecological systems, and have important impacts on urban forest coverage and abundance. The percentage of forest as well as high and low density urban areas were mainly responsible for variations in the data across all USUs and all land use/land cover types, and thus are important constituents and ecological indicators for understanding and modeling urban environment. Herb richness is more strongly correlated with tree and shrub density than with tree and shrub richness (r = −0.472, p < 0.05). However, other geographic and socioeconomic factors showed no significant relationships with urban plant diversity or abundance.     

广州市主城区树冠覆盖景观格局梯度

城市树冠覆盖是城市森林在小尺度上的景观表达,是衡量城市森林生态功能服务质量的重要指标.通过在ArcGIS9.2中对广州市中心城区的高分辨率航片进行目视解译,对形成的树冠覆盖专题图分析并生成栅格数据,利用Fragstats3.3软件分别选择标准方法和移动窗口方法分析研究区景观格局特征.其中基于移动窗口法形成了一系列基于所选择格局特征的连续栅格表面,每一个栅格单元代表的是设定的移动窗口半径尺度下景观类型的格局特征.分析表明,研究区景观格局呈现明显的空间异质性梯度特征.基于样带区尺度效应分析的结果表明,粒度3-5m和移动窗口半径400-600m可适合于研究区的景观格局梯度分析,选择的景观指数能够形成较为平滑的栅格表面.基于移动窗口的分析结果以连续变量图的形式对景观格局空间异质性进行可视化表达,能够为小尺度上的城市森林景观格局优化提供重要的参考.