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。     

广州市城区公园对周边环境的降温效应

城市化的快速发展使得大量的人造建筑物取代了自然地表,极大的改变了城市的热环境,加速了城市的"热岛效应",给人类的身体健康、生活环境带来许多危害。以公园为主体的城市绿地通过植被的光合作用、蒸腾以及蒸散作用降低温度、增加湿度,是缓解城市热岛效应的有效途径之一。选取广州市城区17个公园作为研究对象,使用TM遥感影像反演公园周边温度,分析了公园周边温度的分布情况。研究表明,在一定范围内,公园周边温度与公园边界点温度的温差随着其远离公园边界距离的增大而增加,且增长趋势逐渐减缓,近似于一条过原点的三次多项式;公园的平均降温范围与公园绿地面积存在显著的正相关关系,拟合曲线近似于一种对数形式增加;水体面积比例较大的公园,比同等条件下水体面积较小的公园降温效果好;而长宽比较大(≥2)的公园,即使公园面积较小,降温效果也较明显。首次对广州市城区公园周边温度分布规律进行了定量研究,研究结果对像广州这样的大城市生态规划尤其是公园规划设计具有实质性的指导意义,也可为世界其他类似地区、城市进行公园规划设计提供重要的理论依据和参考价值。     

面积与植物群落结构对城市公园气温的影响

城市公园对城市热岛的缓解作用广为人知,但是对公园面积和结构如何影响其降温作用却缺乏足够的了解.选择上海市15个公园,研究公园面积和植物群落结构对秋季公园气温和公园冷岛强度的影响,结果表明:秋季城市公园的温度比周边商住区的温度低,公园有明显的冷岛效应,公园的位置影响公园的降温效果,市区公园的气温和冷岛强度与公园面积之间存在显著的定量关系,市区公园的气温随公园面积的增加而增加,冷岛强度则随公园面积增加而降低.公园内不同植物群落类型的降温效果存在差异,其中乔-灌-草类型降温效果最好.     

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.     

郑州市公园绿地景观特征对公园冷岛效应的影响

城市公园有助于缓解城市热岛效应,减少城市降温能耗。选取郑州市中心城区内44个主要公园,利用Landsat8遥感数据和土地利用数据,结合ENVI、ArcGIS、Fragstats、SPSS等软件分析公园冷岛效应的影响因素。冷岛强度的研究从景观特征、景观构成、景观配置3个层面来进行,结果表明:场地条件有限的情况下公园面积控制在20 hm2左右能产生较高冷岛强度;公园边界越简单冷岛效应越强,而植物和不透水表面斑块的边界越复杂公园冷岛效应越强;同等面积下有水体的公园与无水体的公园相比降温效果相差1℃左右;水体占比控制在14%左右公园冷岛强度较为显著;在进行公园景观配置时,公园内植物和水体的组合相比于不透水表面与植物的组合及不透水表面与水体的组合能产生更好的降温效应。利用标准差椭圆工具进一步分析公园冷岛强度的方向性,发现公园的冷岛方向主要与园内水体长轴以及园外高层建筑的分布有关。     

重庆主城区不同类型公园对周边环境的降温效应

研究选取重庆主城区5 种不同类型的10 个公园为研究对象, 使用Landsat8 遥感影像,采用TIRS 10 单窗算法反演公园周边温度, 并运用三次模型的方法拟合分析不同类型的公园周边温度的分布情况, 以探究基于不同类型公园下对周边环境的降温差异研究。结果表明: ①一定范围内不同类型的公园周边温度随其距公园的距离增大而呈现不同的变化趋势, 但均近似于三次多项式函数; ②当公园面积和形状一定时, 研究区降温作用由强到弱依次为社区公园、生态公园、综合公园、文化遗址公园、游乐公园。面积介于50557.77-52687.74 m² 之间时, 降温效应明显的为社区公园; ③当面积介于124236.62-126916.89 m² 时, 以生态公园的降温效应最为显著; ④整体上, 公园对周边的降温效应在特定范围内随面积增大而增加, 在不同的面积范围内, 不同类型公园的降温效应呈现差异化。首次研究公园类型对公园降温效应的影响, 研究结果不仅对重庆市公园规划设计具有实际指导意义还为其他公园类型多样、气温高的城市进行公园规划涉及提供重要的理论依据。     

三江平原水田景观对局地热环境的影响

水稻是重要粮食作物之一，水稻田灌溉导致其下垫面性质独特，具有"冷湿效应"，进而直接影响区域气候。基于Landsat8 TIRS热红外遥感数据反演地表温度，刻画三江平原水田种植核心区的热环境空间格局，以景观生态学格局-过程理论为视角，量化水田景观格局对水田内部地表温度分异的影响，以及对周边区域热环境的影响范围及幅度。结果表明：（1）与水田、旱田空间分布相对应，研究区地表温度具有空间极化特点，水田与旱田平均地表温差为-7.8℃。（2）水田内部的平均地表温度与水田斑块大小、连通性呈负相关，与形状呈正相关。（3）水田对周边降温距离为60-300m，降温幅度为0.05-9.7℃。其中，水田内部温度场对降温距离和幅度的影响最大，呈负相关；水田斑块大小、内部连通性与降温距离及幅度之间为正向相关，而水田形状的影响最弱。研究从水田与周边地表热环境交互影响的角度，强调了物质、能量横向传输的非线性过程在农田灌溉的气候效应研究中的重要作用。     

城市绿地对热岛效应的调控功能研究——以广州为例

以Landsat 8 为数据源, 基于遥感和GIS 技术研究了植被覆盖度、归一化湿度指数(NDMI)、以及绿地形态结构(包括周长、面积和周长面积比等)对绿地内部及其周边地表温度的影响。结果表明: 植被覆盖度、NDMI 与地表温度之间具有较显著的负相关性; 城市绿地对周边区域具有明显的降温作用, 但距离城市绿地边缘超过400~500 m 之后,地表温度的下降趋势明显减弱; 城市绿地面积、周长均与累计降温幅度间呈现显著的正相关性, 即增加城市绿地面积与周长可以提高绿地对周边地表温度的调控作用; 总体上, 城市绿地对应的地表温度与公园面积、边界长度呈负相关,与周长面积比呈正相关, 具有较好非线性拟合关系, 说明绿地形态结构对地表温度调控功能的影响不容忽视。     

基于步行指数的深圳市福田区公园绿地社会服务功能研究

城市公园绿地是当代城市的重要组成部分,居民能否方便地享用公园绿地所提供的各项服务与功能,是衡量一个城市人地关系和谐状况、现代化发展水平和居民生活质量的重要指标,也是城市公园绿地社会服务功能的体现。选取深圳市福田区为研究对象,计算单点绿地步行指数,衡量均质区域的公园绿地步行可达性;基于土地利用类型法实现人口数据空间化;基于面域绿地步行指数耦合绿地空间分布与人口格局,评估深圳市福田区居民通过步行方式到达城市公园绿地的便利程度,即城市公园绿地的社会服务功能水平。结果表明:深圳市福田区在区域均质假设下,公园绿地步行可达性整体较好,区域差异较大,呈现出东优西劣的趋势,梅林公园周边、莲花山公园南部、荔枝公园周边及皇岗公园周边是四个公园绿地步行可达性最好的区域,福田区西北部和西南部公园绿地步行可达性差;供需平衡视角下,70%街道的居民可以便捷、公平地享用城市公园绿地所提供的服务,华强北街道、莲花街道、园岭街道和华富街道公园绿地设施建设非常完善,且绿地格局与人口格局配置合理,香蜜湖街道与沙头街道开放性公园绿地建设状况有待改进。将步行指数应用于公园绿地建设状况评估,为步行城市建设、公园绿地空间布局优化提供参考依据。     

转型中工业城市的公园绿地社会公平性研究——以东莞市东城街道为例

作为城市重要的生态空间,公园绿地为城市提供环境基础及景观保障,其资源的合理分配是社会公平的重要体现。提出公园绿地社会公平性新的内涵,即无论个体所处的人居环境条件如何,其获得的城市公园绿地质量应该平等。工业城市向服务型、创新型城市的转变是中国城镇发展的典型趋势,研究其公园绿地的社会公平性为城市更新改造与公共资源分配提供重要的科学依据。以东莞市东城街道为例,构建社会-经济-自然复合人居指标体系与公园质量评价体系,基于可达性模型与Pearson相关性系数对公平性进行测度。结果表明：由于区域更新强度及顺序不同,研究区的绿地布局存在不公平现象,居民享受的公园质量与小区的自然、经济要素具有一定的关联。转型中的工业城市高质量公园聚集于风景资源优越的高端居住区,其他公园质量普遍不佳。工业园区以及旧城区为公园服务盲区的主要聚集地。     

Functional diversity of urban bird communities: effects of landscape composition,green space area and vegetation cover

In this study, we aim to gain a better insight on how habitat filtering due to urbanization shapes bird communities of Vienna city parks. This may help to derive implications for urban planning in order to promote and maintain high diversity and ecosystem function in an increasing urbanized environment. The structure of wintering bird communities of 36 Vienna city parks – surveyed once a month in January 2009, December 2009, December 2012, and January 2013 – was described by species richness and the functional diversity measurements FRic (functional richness), FEve (functional evenness), and FDiv (functional divergence). Environmental filtering was quantified by park size, canopy heterogeneity within the park, and the proportion of sealed area surrounding each park. Species richness, FRic, and FDiv increased with increasing park size. Sealed area had a strong negative effect on species richness and FDiv. Canopy heterogeneity played a minor role in explaining variance in FDiv data. FEve did not respond to any of these park parameters. Our results suggest a loss of species richness and functional diversity, hence most likely indicate a decline in ecosystem function, with decreasing park size and increasing sealed area of the surrounding urban landscape matrix.     

Protected Area Tourism in a Changing Climate: Will Visitation at US National Parks Warm Up or Overheat?

Climate change will affect not only natural and cultural resources within protected areas but also tourism and visitation patterns. The U.S. National Park Service systematically collects data regarding its 270+ million annual recreation visits, and therefore provides an opportunity to examine how human visitation may respond to climate change from the tropics to the polar regions. To assess the relationship between climate and park visitation, we evaluated historical monthly mean air temperature and visitation data (1979–2013) at 340 parks and projected potential future visitation (2041–2060) based on two warming-climate scenarios and two visitation-growth scenarios. For the entire park system a third-order polynomial temperature model explained 69% of the variation in historical visitation trends. Visitation generally increased with increasing average monthly temperature, but decreased strongly with temperatures > 25°C. Linear to polynomial monthly temperature models also explained historical visitation at individual parks (R² 0.12-0.99, mean = 0.79, median = 0.87). Future visitation at almost all parks (95%) may change based on historical temperature, historical visitation, and future temperature projections. Warming-mediated increases in potential visitation are projected for most months in most parks (67–77% of months; range across future scenarios), resulting in future increases in total annual visits across the park system (8–23%) and expansion of the visitation season at individual parks (13–31 days). Although very warm months at some parks may see decreases in future visitation, this potential change represents a relatively small proportion of visitation across the national park system. A changing climate is likely to have cascading and complex effects on protected area visitation, management, and local economies. Results suggest that protected areas and neighboring communities that develop adaptation strategies for these changes may be able to both capitalize on opportunities and minimize detriment related to changing visitation.     

北京平原造林后景观格局与热场环境的耦合分析

在人类积极的土地利用调控下(植树造林),研究景观格局变化对城乡热场环境的影响,可为今后的城市造林工程建设与优化提供参考,并为未来景观格局与热场环境的相关研究提供新视角.本研究以北京平原区百万亩造林项目为背景,运用遥感技术和地理信息系统,利用矩阵转移及耦合分析,评估平原造林对城市热场环境的实际作用,探究因城市造林工程引起的景观格局变化与城市地表温度变化的相关关系.结果表明: 北京平原造林工程后,森林和公园的面积比例分别增加了7.6%和0.5%;平原区有19.2%区域热场强度降低,其中,城郊有23.3%区域的热场强度减弱,但仍有23.5%的城市区域存在热场增强的情况;在城乡尺度上,森林和公园面积比例、森林和湿地的平均斑块面积(MPS)与地表亮温(LST)变化呈显著负相关;在城市市区,森林的面积加权平均形状指数(AWMSI)与LST变化呈显著正相关;在城郊区域,森林的MPS和AWMST与LST变化均呈显著负相关,而公园则相反.北京实施平原造林工程后,增加的城市森林和公园对城市热场的缓解有一定作用,但范围有限,主要集中在城郊区的造林点周围,且森林与湿地越集中,越有利于热场的缓解;受研究粒度、时相、地形、人类活动等因素影响,土地利用结构调控引起的景观格局变化与地表温度变化之间存在非线性相关.     

喀斯特山地城市内山体绿地对城市热岛的减温效应——以安顺市西秀区为例

山体绿地是喀斯特山地城市内典型的城市绿地景观类型,其对于改善城市生态环境、提升喀斯特山地城市生态服务功能具有重要作用。以黔中典型喀斯特山地城市安顺市为研究对象,运用2011年和2016年两期热红外遥感影像和城市景观结构空间数据,在反演分析城市热岛效应及其强度时空分布特征的基础上,运用冷热点分析剖析了山体绿地与城市热岛效应冷点分布区的关系,揭示山体绿地对城市热岛的减温效应。结果表明:基于Landsat热红外遥感数据反演地表温度结果显示,2011—2016年,安顺市西秀区平均反演地表温度升高约4℃;主城区一带热岛效应呈现加剧趋势,但总体热岛面积呈下降趋势,绿岛区多分布于水体和山体绿地中,且山体绿地对热岛效应减缓作用逐年增大;热/冷聚集面积呈现上升趋势,约40%~50%的冷聚集区由山体绿地贡献,热聚集区主要由建筑用地和其他用地构成;500 m格网尺度下,山体绿地面积与地表温度呈显著负相关,表现为山体绿地面积占格网比例每增加10%,地表温度将降低0.17~0.27℃。研究结果可为喀斯特山地城市山体绿地管理、城市绿地空间规划和城市热环境缓解提供科学依据。     

植被覆盖度和归一化湿度指数对热力景观格局的影响——以广州为例

利用LANDSAT-5 TM影像提取地表温度、植被覆盖度和归一化湿度指数(NDMI)等信息,结合景观生态学方法探讨广州市不同区域城市植被和NDMI对地表温度的调节作用.结果表明:植被覆盖度、NDMI和地表温度两两之间有较强的线性相关性,但不同区域植被覆盖度、NDMI与地表温度的相关程度存在明显差异;提高相同植被覆盖度时,中心城区的降温效果最好,其次是处于中心城区北缘的近郊区;不同区域森林公园对周围热环境的影响程度不同,960～1080 m缓冲区内平均温度与公园内部平均温度之差分别为4.69℃(白云山)、1.27℃(马仔山)和0.41℃(流溪河);高植被覆盖度可增加热力景观多样性和不同景观之间的结合度,促进低温斑块内部与其他斑块如高温斑块间的能量交换,起到控制热岛效应的效果;增加环境湿度与提高植被覆盖度对热力景观格局所形成的作用相当.     

植被覆盖度和归一化湿度指数对热力景观格局的影响——以广州为例

利用LANDSAT-5 TM影像提取地表温度、植被覆盖度和归一化湿度指数（NDMI）等信息,结合景观生态学方法探讨广州市不同区域城市植被和NDMI对地表温度的调节作用.结果表明： 植被覆盖度、NDMI和地表温度两两之间有较强的线性相关性,但不同区域植被覆盖度、NDMI与地表温度的相关程度存在明显差异;提高相同植被覆盖度时,中心城区的降温效果最好,其次是处于中心城区北缘的近郊区;不同区域森林公园对周围热环境的影响程度不同,960~1080 m缓冲区内平均温度与公园内部平均温度之差分别为4.69 ℃（白云山）、1.27 ℃（马仔山）和0.41 ℃（流溪河）;高植被覆盖度可增加热力景观多样性和不同景观之间的结合度,促进低温斑块内部与其他斑块如高温斑块间的能量交换,起到控制热岛效应的效果;增加环境湿度与提高植被覆盖度对热力景观格局所形成的作用相当.