基于移动测量的城市空间形态对夏季午后城市热环境影响研究

城市空间形态是城市特殊微气候形成的主要因素之一。本研究旨在通过分析2016年及2017年武汉和郑州夏季移动实测数据,探讨不同气候区（夏热冬冷地区和寒冷地区）、不同用地属性（商业和住宅）以及不同城市空间形态指标（天空开阔度、绿化覆盖率、建筑高度和建筑密度）对夏季午后城市热环境形成的影响机理,并基于非线性回归分析,研究城市空间形态各项指标与夏季午后气温的相关性。结果显示,在夏季午后,建筑的遮阴效果是对城市气温影响最为关键性的因素。特别是在郑州,建筑密度和天空开阔度2个因素最为关键,具有显著的相关性。相比之下,武汉气温值与建筑遮阴效果的相关性低于郑州,说明干热环境下太阳辐射对气温的高低起决定性因素,而湿热环境下却并不显著。     

城市绿地-三维建筑格局对大气污染物的影响研究进展

随着城市化的快速扩展,城市大气污染已成为威胁城市居民身心健康的重要因素。城市绿地和三维建筑格局是构成城市格局的主要要素,对城市下垫面大气污染物的扩散具有重要作用。本文系统分析了城市绿地对大气污染物沉降、吸收和扩散的影响,明晰了三维格局的量化及其对大气污染物的影响,综合评述了城市绿地-三维建筑格局对大气污染物的复合调控作用。建议未来研究以实地监测为污染物浓度的主要获取途径,从街谷、社区、城市和城市群等4个尺度系统探索城市绿地-三维建筑格局对大气污染物分布和扩散的影响,揭示多尺度大气污染物浓度的扩散及其驱动机制,基于大气污染物减缓为城市绿地、建筑格局的规划与管理提供科学依据。     

上海市城市绿地景观空间格局研究

以上海市为研究区域,以遥感与地理信息系统为技术手段,基于2003年航空影像,分别按照景观类型和斑块大小两方面对城市绿地景观进行了类型划分,建立了城市绿地景观空间数据库;并将研究区域划分为8个空间单元,运用景观生态学以及空间分析方法,分别从斑块水平、类型水平、景观镶嵌结构等方面研究了上海市城市绿地景观格局的总体布局特征;选择斑块数量、斑块面积标准差、面积均值、周长均值、分维数等若干景观生态学指数来研究城市绿地景观镶嵌结构的数量特征,探讨了城市绿地景观在城市扩展与城市景观格局演变过程中所呈现的时空规律,旨在为城市规划与发展提供决策依据。     

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。     

粒度变化对上海市景观格局分析的影响

采用1989年上海市1∶50 000彩红外航空遥感影像解译的土地利用数据,系统分析了粒度变化对中心城区、郊区和城郊结合部3类景观格局分析的影响.结果表明:景观格局指数对粒度具有尺度依赖性,随粒度的变粗,格局指数的变化可归为单调下降、阶梯上升或单峰变化以及不规则变化3类;景观格局指数随粒度变化的曲线存在多个拐点,并对应于合适的景观格局分析尺度,上海城市景观格局分析的合适尺度为10～20 m;不同城市景观类型对景观格局指数的粒度效应具有较大影响,景观格局指数在城郊结合部表现出与城区和郊区不同的变化趋势.     

广州城市绿地留鸟嵌套分布格局及其影响因素

城市景观特征对鸟类群落结构的影响是当前城市生态学值得关注的主题,对其的研究可为城市建设与鸟类保护的协同发展提供科学依据。为探讨鸟类群落组成在不同城市景观特征下的变化规律,于2017—2019年对广州市20个城市绿地斑块进行鸟类调查,分析鸟类嵌套格局及其影响因素。1）共记录鸟类18目50科139种,每个绿地斑块记录鸟类22～53种,其中留鸟最多,为75种,占53.96%。2）利用可处理物种多度信息矩阵的WNODF进行嵌套格局分析,发现绿地斑块中留鸟群落表现出显著的反嵌套结构。3）留鸟群落在绿地斑块中的分布是非随机的,被动取样假说不是该区域鸟类嵌套格局的原因,选择性灭绝、生境嵌套和人为干扰可能对该区域鸟类反嵌套格局的形成有一定作用。     

雄安新区生态系统热消减功能研究

雄安新区作为国家确立不久的新区,建设绿色生态宜居新城区是其重大规划目标之一。近几年城市化进程加快,城市面貌变化大,城市热岛效应愈发严重,而城市生态系统中的蓝绿空间能够提供温度调节功能,消减并改善城市热环境。基于Landsat遥感数据和土地利用数据,分析生态斑块的降温效益并模拟了雄安新区生态系统的热消减功能。结果表明：(1)雄安新区各类绿地中园地和其他林地的降温距离最大,为300 m,降温幅度分别为0.79℃和0.62℃;各类水体中湖泊的降温距离最大,为350 m,降温幅度为1.29℃。(2)不同生态斑块温度与景观格局指数有一定的相关性,其中相关性较强的有面积、周长、周长面积比和最小邻近距离指数,且不同类型斑块有不同的景观格局指数阈值,在阈值范围内温度呈下降趋势,城市蓝绿空间规划建设过程中可以参考各生态斑块的景观格局指数阈值开展工作。(3)雄安新区生态系统的热消减量在0.4—5.63℃之间,热消减能力突出的区域主要集中在白洋淀附近,其中湖泊发挥的作用最强,其次为分布在建成区的部分林地和草地,河渠的热消减能力相对较低,热消减能力最弱的是分布在雄安新区北边建成区的少量草地和林地。     

城市景观格局演变的水环境效应研究综述

人类活动导致的城市土地利用覆被变化在景观生态学上表现为城市景观类型的更替和城市景观格局的演变。我国城市景观格局中自然植被景观基质大幅被人工硬化地面所取代,自然景观斑块破碎化,城市道路和排水管网等人工廊道大量增加,造成"源""汇"景观的比例失衡和格局失调,从而产生城市景观格局演变的水环境负效应,如非点源污染、水生生态系统失衡和城市内涝等,且水环境负效应存在时间尺度差异和空间尺度响应多样性。对城市景观类型及其格局演变产生的城市水环境效应相关研究进行总结,针对现有研究中存在的城市景观格局演变带来的生态过程变化研究较少、影响城市水环境的景观格局变化阈值不明确、研究结果推广难和重复性较差、人工廊道与城市水环境效应关系关注度较低和水环境负效应综合度研究欠缺等不足之处,提出未来研究的着力点,对实现可持续城市具有一定意义。     

空间幅度变化对景观格局分析的影响

景观格局指数是量化描述景观格局特征的主要方法之一,各种格局指数的尺度依赖性使比较分析景观格局特征和尺度推绎复杂化,分析不同指数随空间幅度变化的一般行为有助于景观格局分析结果的解释和降低空间尺度推绎的复杂性。研究以2种真实景观和27种模拟景观为分析对象,考查了16种常用的景观水平格局指数随空间幅度变化行为。根据这些指数因幅度变化行为可预测性把它们分为两类：第1类随幅度变化可预测性强,指数与幅度之间的关系可用简单的函数关系来表达;这类指数包括缀块数、边界总长、景观形状指数和缀块丰度密度;前两者随幅度增加呈幂函数形式增加,而缀块丰度密度随幅度增加呈幂函数下降,景观形状指数随幅度增加呈直线增加。第2类指数随幅度变化的可预测性较差,指数随幅度的变化存在多种可能(不同形式的增加、减小或保持不变),不可用一种或多种简单的函数关系来描述所有的情况。这类指数包括缀块丰度、缀块密度、边界密度、最大缀块指数、平均缀块面积、缀块面积标准差、缀块面积变异系数、平均缀块形状指数、面积加权平均缀块形状指数、双对数回归分维数、聚集度指数与Shannon多样性指数。第2类指数随幅度的变化行为受景观格局特征和指数本身算法的影响。总体上来说,第2类格局指数随幅度变化呈折线增加或减小;但当景观的缀块类型较多、各类型优势度比较均等、空间分布格局比较随机时,它们随幅度变化形为的可预测性增加,随幅度增加的函数关系主要有3种：幂函数减小、对数函数增加或直线增加,因指数和格局特征不同而异。研究的结果在揭示了常用景观指数随幅度变化的一般关系外,也启示我们在进行景观格局的比较分析,比较景观的幅度应相同或采用尺度效应图(scalograms)更有效。     

京沪穗三地近十年夜间热力景观格局演变对比研究

城市热环境是城市生态环境的重要方面,它与城市气候、城市生态、城市灾害有着重要的联系.以北京、上海、广州三地为研究区,选取近10年MODIS的夜晚地表温度(LST)产品MOD11A2,分别采用质心迁移、景观格局指数、空间自相关方法研究京沪穗三地近10年的不同等级热力景观质心迁移演变、格局变迁和空间集聚特征.主要结论为:三地热力景观随郊区向市中心趋近,体现了由低温区、次中温区向中温区、次高温区、高温区过渡的趋势;三地的中温区所占比例最大,城市热力景观破碎度三地中上海市最高,5种热力景观比较,次中温区和高温区的破碎度最高;城市热力景观离散度三地中北京市最高,低温区和高温区的离散度较高.热环境空间自相关分析表明三地均以高温-高温区,低温-低温区集聚为主,北京、广州高温-高温区分布于南部,且集中成片分布,而上海市高温-高温区分布比较离散,相对较为复杂.从分布面积来说,10a中北京、上海表现为先减少后增加,而广州则持续减少.总体而言北京热环境恶化,而广州、上海热环境有所好转.     

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。     

绿地格局对城市地表热环境的调节功能

城市绿地作为一种稀缺资源,为城市可持续发展提供多种生态服务功能保障.探讨如何在有限的土地资源内合理配置城市绿地,使其发挥最大的生态服务功能非常重要.研究基于北京市2002年7月的QuickBird数据和Landsat 7 ETM+数据分别提取城市绿地格局和地表温度,分析城市绿地格局(绿地面积、形状指数、邻接关系)与绿地地表温度及冷岛强度的相关关系.邻接关系包括邻接绿地斑块个数百分比和邻接绿地斑块面积百分比.邻接绿地斑块面积百分比采用缓冲区分析法,主要以乔木林地对地表热环境的调节作用为例.结果表明绿地格局参数对地表温度的影响相差较大:①城区主要的绿地类型(乔木林地、水体、草地)的温度都与其面积呈显著负相关,其中水体的相关系数最高;②只有乔木林地、水体的温度与其形状指数呈显著负相关,而灌木林地的温度与各个格局参数不相关;③乔木林地的缓冲区分析显示温度与其大小、形状、邻接绿地面积百分比关系都呈负相关,其中与邻接绿地面积百分比的相关关系最强,其冷岛强度也主要受邻接绿地面积百分比的影响.基于遥感识别的城市绿地微气候调节功能研究,有助于提高有限的城市绿地的生态服务功能,并可为城市绿地的规划管理和景观分析提供依据.     

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.     

城市典型水域景观的热环境效应

城市热岛效应是当前快速城市化进程中最具代表性的生态环境问题之一.热岛效应进一步影响着城市气候变化与城市可持续发展.现存大量研究证明了土地覆被改变导致的热辐射变化及人为热释放共同作用产生了城市热岛.然而,当前对缓解城市热岛效应要素的研究并不多见.以上海市中心城区为例,首先基于SPOT5影像的分类,提取了城市水域景观,再利用Landsat7的ETM+的热红外波段,定量反演了城市地表热环境温度,然后利用GIS的空间分析功能,探讨了城市水域景观对热环境的影响.研究揭示水域景观在城市热环境中表现出明显的低温效应,而面状水域景观的热环境效应要强于线状河流景观.面状水域景观对热环境影响随着与热岛中心距离的增加而明显降低,此外还受到周围土地覆被的影响.线状河流景观的宽度与流经区域共同决定了其对城市热环境的影响能力.因此,在城市规划设计中,从缓解城市热岛效应出发,水域生态功能区的形态与空间设置可作为考虑因素之一.     

上海城市绿地夏季降温效应及其影响因素

城市绿地在夏季高温时具有明显降温作用,但在不同地区降温效果及其影响因子存在一定差异。以上海市为例,基于高分影像和实地观测,调查分析了18个典型样地夏季降温效应及其关键影响因子。结果发现：上海城市绿地夏季日均降温1.17-5.60℃,其中67%观测样地降温幅度低于平均值（2.51℃）;绿地降温幅度与对照点的环境温度显著正相关,当外界环境温度低于26℃时,城市绿地降温效应不明显;此外,城市绿地覆被格局对其降温效应有明显影响,当绿地乔木密度增加5%、叶面积指数增大1或者水面比例增加20%时,可使夏季绿地降温率分别提高1.73%、1.66%和1.18%。因此,在全球气候变暖背景下,优化提升上海城市绿地覆被格局可有效提升夏季绿地降温效应。     

绿量的城市热环境效应研究现状与展望

绿量对城市热环境的调控功能已成为目前研究热点。本文从绿量的概念与发展、绿量与城市热环境的调查方法、绿量与城市热环境的关联性以及其在城市规划方面的启示4方面进行论述,总结国内外研究进展,提出了未来该领域的4个发展方向,包括三维绿量调查方法的改善、城市热环境的监测与预测、城市绿量三维空间格局指标体系的构建以及关联绿量与城市热环境研究的三维空间格局分析方法的创建。本文为研究绿量调控城市热环境提供了一种三维空间分析的视角,以期更深入地探索城市绿量的三维空间格局、平衡城市热环境的适宜性和多方面生态效益,为城市绿色空间规划与设计提供科学依据,也为人类适应气候变化并科学调控城市热环境提供理论支持。     

城镇用地扩张对城市热环境的影响

以快速城市化的典型区域广东省东莞市为例,以Landsat/TM、ETM~+为主要数据源,采用单窗算法反演地表温度,提出多时相数据标准化处理方法,构建相对热效应指数、热贡献指数、冷贡献指数,定量研究城镇用地扩张对城市热环境的影响.结果表明:1990-2005年,东莞市城镇用地扩张迅猛,高温区由岛状向带状再向面状扩张.城镇用地的相对热效应指数先增大后减小,1990年为0.6,2000年为1.0,2005年为0.6;热贡献指数持续增长,1990年为4.5%、2000年为38.4%,2005年为62.9%;冷贡献指数逐步增长,1990年为1.2%,2000年为1.8%,2005年为6.8%.

Abstract：

Taking the rapidly urbanized Dongguan City of Guangdong as a ease, and by using Landsat/TM and ETM~+ data, the land surface temperature (LST) was retrieved via mono-win-dow algorithm. A standardized method for treating the LST was proposed, and three thermal envi-ronment indices (relative thermal effect index, heat contribution index, and cold contribution in-dex) were built to quantitatively study the effects of urban land expansion on urban thermal envi-ronment. In 1990-2005, the urban land area in Dongguan had a rapid expansion, and the high temperature zone expanded from island-shape to belt-shape and then to lamina-shape. The rela-tive thermal effect index of urban land decreased after an initial increase, being 0. 6 in 1990,1.0 in 2000, and 0. 6 in 2005. The heat contribution index increased persistently, which was 4. 5% in 1990, 38.4% in 2000, and 62.9% in 2005, and the cold contribution index increased gradually, which was 1.2% in 1990, 1.8% in 2000, and 6. 8% in 2005.     

缓解城市热环境的多层级“源-汇”景观网络构建

以天津市六区和新四区为研究对象,首先运用形态学空间格局分析获得7种景观类型,从中提取稳定性较好、面积较大、连通性较高、热贡献度显著的核心区斑块为中心“源”“汇”;其次使用6个空间数据指标构建热环境格局评价模型,根据2009—2013、2013—2018年热环境格局的变化情况提出4类修正系数对基本阻力面进行修正;最后利用“源-源”、“汇-汇”、“源-汇”廊道构建能体现“补偿-输送-作用”过程的多层级“源-汇”景观网络。结果表明：(1)提取的Ⅰ、Ⅱ类中心“源”共27个,总面积为22773 hm²;中心“汇”共23个,总面积为50732 hm²。中心“源”的整体抗干扰能力较小,容易受到种植类型和水体富营养化的影响。(2)多层级“源-汇”景观网络总长度约为1445 km,新四区的廊道占总廊道的70%。廊道在空间上分布不均,津南区分布稀疏,北辰区和市六区分布密集。(3)能量从中心“源”逐渐向中心“汇”流动的过程,可揭示网络之间的层级关系和各级廊道对热环境气候的调控作用。以生态格局与过程的角度构建缓解城市热环境的多层级“源-汇”景观网络体系,对合理规划廊...