城市绿地对城市热岛缓解效应研究

以郑州市作为研究区域,运用Landsat5 TM遥感影像反演研究区地表温度和提取绿地分布,从斑块和景观水平两个尺度研究城市绿地对城市热岛效应的缓解程度。结果表明,在斑块尺度上,斑块面积和斑块形状指数与城市地表温度间均呈负相关关系;在景观尺度上,绿地面积比和聚集度指数与城市地表温度间呈负相关关系,景观碎裂化指数与之呈正相关关系。     

绿地景观热环境效应的遥感研究

利用快鸟影像提取绵阳市绿地斑块,TM影像反演地表温度。根据Kriging算法绘制等温线,以等温线分布图为基础精确确定降温边界、降温范围及边界温度,并对绿地斑块平均温度与面积、周长等指标的关系进行回归分析。研究结果显示:斑块平均温度与其面积、周长、形状指数无相关性,与植被覆盖度存在显著负相关关系,确定性系数超过0.5;每个斑块空间降温效果差异显著,等温线密集的地方降温速度快,稀疏的地方降温速度慢;统计降温边界温度、降温幅度和降温范围3个指标,降温边界温度最大值与最小值相差2.6℃;降温幅度集中在0.5~1.5℃之间,平均降温幅度值为0.97℃;最大降温范围值为113m,最小值为15m,平均值为60m。降温范围、降温幅度与面积、周长等指标无显著相关性。     

城市局部气候分区对地表温度的影响 ——以大连市区为例

以大连市区建筑数据、SPOT 5和Landsat 8遥感数据为基础，运用局部气候带分类、地表温度反演方法，研究大连市局部气候带分区类型和特征，进而分析不同局部气候带对城市地表温度的影响。研究结果表明：①大连市建筑类型高度主要为低层建筑、多层建筑和中高层建筑，建筑密度为中密度和较高密度，甘井子区分布大量森林绿地，中山区具有丰富的公园绿地；②地表温度整体偏高，空间上呈现东高西低的趋势，其中半数以上地区地表温度达到28℃~31℃，并且有超过1%的地区地表温度大于38℃，该区域出现极端高温；③同一建筑高度上，密度越大的建筑区域，地表温度越高；同一建筑密度，多层建筑高度覆盖区地表温度较高。森林绿地地表温度最低，公园绿地和社区绿地地表温度几乎一致，附属绿地地表温度最高。     

基于TM/ETM~+影像的绵阳春秋两季城市热环境特征对比分析

选取中等城市——四川省绵阳市为研究对象,以2000年(代表秋季)、2001年(代表春季)TM/ETM+遥感影像为数据源。在基于影像算法反演地表温度的基础上,对研究区春、秋两季热场剖面、建成区范围内热力景观斑块和城市热岛效应进行研究。结果表明:(1)无论春季还是秋季,地表温度高低与下垫面性质具有较大相关性,水体和植被覆盖较好的区域呈现低温,而水泥、沥青等不透水面温度较高;(2)秋季相对春季而言,温度相对较高的热力景观类型面积减少,而温度较低的热力景观类型面积增加。分析热力景观异质性指数发现,优势度指数值春季大于秋季,说明春季存在较明显的优势斑块;(3)运用城乡平均温度对比法和热岛面积指数法,计算春季热岛强度值为1.77℃,秋季热岛强度值为0.78℃,由此说明,在该时段内春季的城市热岛效应强于秋季。     

基于RS与GIS的长沙市城市热岛影响因子分析

基于RS和GIS技术,以Landsat-7 ETM+为数据源,综合利用遥感热红外影像进行地表温度反演与热岛强度提取。结果表明,长沙下垫面热岛效应的空间分布与延展和城市建成区的外围基本相符,人口密集、建筑物较多之地热岛效应明显,河流、湖泊及公园等地热岛相对较弱。结合缓冲区分析、叠置分析等技术,提取热岛最强与最弱区域周围500 m范围内的城市用地类型,分析其相关关系,得出的结论是:水体与绿地具有缓解城市热岛的作用,城市建设用地与裸地加剧城市热岛效应。     

基于地理国情普查的奉化市建成区绿地景观格局研究

以奉化市建成区为研究区域,结合奉化市建成区绿地率和绿化覆盖率调查,在Arc GIS支持下,对奉化市建成区绿地景观格局进行研究。研究结果表明:奉化市建成区绿地现状面积为387.12 hm2,绿化率13.32%,绿化覆盖面积542.43 hm2,绿化覆盖率18.65%;绿地斑块大小组成比较合理,城市边缘地区缺乏大中型和大型绿地斑块;绿地平均形状指数相对较高,绿地景观形状指数,公园绿地防护绿地其他绿地生产绿地附属绿地;各类型绿地景观平均斑块分维数基本都处于1.3~1.6之间,分维数较高,斑块边界较复杂。此外,本研究还对奉化市建成区各街区绿地景观指数做了比较分析。     

基于ALOS数据的厦门岛城市绿地景观格局分析

以厦门岛为研究区,利用ALOS卫星AVNIR-2和PRISM高分辨率遥感影像,基于新版《城市绿地分类标准》,采用NDVI阈值法和目视解译法进行城市绿地分类,研究2010年厦门本岛的城市绿地的景观格局。结果表明:①公园绿地形成厦门岛城市绿地分布的主要格局;②城市绿地景观结构格局不合理,不同绿地类型在不同斑块等级上的数量和面积上分布不太均衡;③防护绿地和附属绿地斑块密度大、破碎度高、聚集度低,公园绿地和区域绿地则相反。城市绿地多样性较高,丰富度大,但景观破碎度高、均匀度低。     

基于遥感对不同下垫面地表温度时空变化分析

地表温度是监测地球资源环境动态变化的重要指标,地表温度与下垫面关系时空分析对旱灾预报、农作物产量估算、生态环境变化及区域规划等方面具有重要研究意义。本文选取长三角2005年全年46幅8天合成的地表温度产品数据MYD11A2,进行该区域全年地表温度与下垫面关系分析。利用MRT软件进行投影转换和HANTS软件去云处理,然后得到不同地物的时间序列变化曲线图,从时间序列和空间序列上分别分析不同地物的温度变化特点及其内在联系。     

两种不同尺度下地表温度之间的转换——以艾比湖流域精河县为例

针对Landsat数据收集易受到传感器及外部环境的影响,数据成像周期长,不能获取所需要的数据;而中分辨率成像光谱仪数据具有较高的波谱分辨率、时间分辨率和免费获取,适合于进行大尺度、周期性的研究等优点,该文提出了建立Landsat反演的温度数据与中分辨率成像光谱仪温度产品两种数据间的关系,以便两种数据间的相互转换及验证.采用单窗算法对2011年9月13日Landsat热红外数据进行了地表温度反演,并将其与同一天MOD11A1数据中的LST_day_1km数据进行了比较,选取典型地表类型进行讨论.结果表明在所选的典型地物中,绿地(耕地、林地)温度的相关性最高,地表覆盖单一,像元的混合度较低;盐漠(包括盐渍地、荒漠等)温度的相关性较低,其地处绿洲与沙漠过渡带,地表覆盖相较于绿地复杂,像元的混合程度较高;湖面温度的相关性最低,湖面像元受到湖水深度、影像分辨率等的影响,其温度受到很大影响.该文所建立的函数关系,可为今后利用中分辨率成像光谱仪温度产品数据推导出同一时间上热混合影像中的地表温度提供参考.     

郑州绿地公园分布及可达性研究

以郑州市5个主城区为例,结合高分遥感影像、国情调查等数据,筛选了73个公园绿地,通过GIS缓冲区分析、网络分析,得到不同类型的公园绿地的缓冲区范围、多时间段可达范围、可达街区面积和不同类型的面积占比,探讨5个主城区内绿地公园分布的空间规律和服务范围。研究表明：就郑州整个城区而言,绿地明显呈现集聚分布的特点。金水区、管城区、中原区公园绿地分布相对集中,20 min服务范围能够覆盖本区域70%以上的街区,分布均衡合理;而二七区和惠济区公园绿地的分布数量和服务范围上都有待提高。分析结果能够为国土空间规划提供一定的数据支撑,从而不断完善郑州市公园绿地的分布,达到布局科学合理、资源公平共享的格局。     

Effects of green space spatial pattern on land surface temperature: Implications for sustainable urban planning and climate change adaptation

The urban heat island (UHI) refers to the phenomenon of higher atmospheric and surface temperatures occurring in urban areas than in the surrounding rural areas. Mitigation of the UHI effects via the configuration of green spaces and sustainable design of urban environments has become an issue of increasing concern under changing climate. In this paper, the effects of the composition and configuration of green space on land surface temperatures (LST) were explored using landscape metrics including percentage of landscape (PLAND), edge density (ED) and patch density (PD). An oasis city of Aksu in Northwestern China was used as a case study. The metrics were calculated by moving window method based on a green space map derived from Landsat Thematic Mapper (TM) imagery, and LST data were retrieved from Landsat TM thermal band. A normalized mutual information measure was employed to investigate the relationship between LST and the spatial pattern of green space. The results showed that while the PLAND is the most important variable that elicits LST dynamics, spatial configuration of green space also has significant effect on LST. Though, the highest normalized mutual information measure was with the PLAND (0.71), it was found that the ED and PD combination is the most deterministic factors of LST than the unique effects of a single variable or the joint effects of PLAND and PD or PLAND and ED. Normalized mutual information measure estimations between LST and PLAND and ED, PLAND and PD and ED and PD were 0.7679, 0.7650 and 0.7832, respectively. A combination of the three factors PLAND, PD and ED explained much of the variance of LST with a normalized mutual information measure of 0.8694. Results from this study can expand our understanding of the relationship between LST and street trees and vegetation, and provide insights for sustainable urban planning and management under changing climate.     

热红外遥感浙江地表热环境分布研究

全球气候变暖与人类戚戚相关，研究发现不仅是城市的热岛效应引起了局部区域的地表热环境分布差异，很多地质构造、岩性、土壤、植被等地质及自然地理因素也有影响。本研究选取浙江省作为研究区，利用Landsat 8 OLI/TIRS遥感影像反演地表温度，分析冬季地表热环境分布及其影响因子。结果表明，断裂带附近地表热环境受到断裂带分布影响；岩石和土壤通过不同的地表覆被类型影响地表温度。地表热环境分布与断裂带等自然因素存在一定相关性。     

基于Landsat ETM+数据的银川城市热岛研究

利用1999年8月12日的Landsat-7 ETM+数据,经辐射定标、NDVI及地表比辐射率计算,通过简化大气辐射传输模型,对银川市的地表温度进行了反演。在此基础上,对银川市的城市热岛分布特征和热场变异指数进行了研究。结果表明,银川市具有典型城市热岛效应,城区的地表温度比市郊引黄灌区高出10℃左右;银川市生态环境质量出现了两个极端,即市区生态评价指标为极差,而市郊引黄灌区的生态评价指标为优。     

武汉城镇化与热岛效应的定量研究

针对目前城市化进程加快对城市增温和城市热岛效应的促进作用尚不十分明确的问题,提出基于遥感技术的城镇化与热岛效应数量关系的构建。结果表明,1987-2013年间,武汉市中城镇化水平(50%~80%ISA)面积增加了14.5倍,高城镇化水平(80%~100%ISA)面积增加了2.8倍,城镇化范围沿着武汉市主城区和主要干道不断扩张;不透水面值与地表温度表现出明显正相关,不透水面值平均增加1%,可使地表温度增温0.06℃~0.19℃,城镇化水平对武汉城市热岛效应作用明显。研究结果为探讨城市热岛效应的缓解对策提供了基础,对合理规划和管理城市化意义重大。     

A sub-pixel analysis of urbanization effect on land surface temperature and its interplay with impervious surface and vegetation coverage in Indianapolis,United States

This study developed an analytical procedure based upon a spectral unmixing model for characterizing and quantifying urban landscape changes in Indianapolis, Indiana, the United States, and for examining the environmental impact of such changes on land surface temperatures (LST). Three dates of Landsat TM/ETM+ images, acquired in 1991, 1995, and 2000, respectively, were utilized to document the historical morphological changes in impervious surface and vegetation coverage and to analyze the relationship between these changes and those occurred in LST. Three fraction endmembers, i.e., impervious surface, green vegetation, and shade, were derived with an unconstrained least-squares solution. A hybrid classification procedure, which combined maximum-likelihood and decision-tree algorithms, was developed to classify the fraction images into land use and land cover classes. Correlation analyses were conducted to investigate the changing relationships of LST with impervious surface and vegetation coverage. Results indicate that multi-temporal fraction images were effective for quantifying the dynamics of urban morphology and for deriving a reliable measurement of environmental variables such as vegetation abundance and impervious surface coverage. Urbanization created an evolved inverse relationship between impervious and vegetation coverage, and brought about new LST patterns because of LST's correlations with both impervious and vegetation coverage. Further researches should be directed to refine spectral mixture modeling by stratification, and by the use of multiple endmembers and hyperspectral imagery.     

基于分形的城市地面亮温与植被研究

利用主成分像元分解分析法提取植被信息，计算了城市地面亮温、NDVI、主成分像元分解分析3幅图像的样带分形维数，分析了3幅图像及其样带分形雏数的特征，探讨了地面亮温与植被的关系。实例结果表明，当地表覆盖多为同质时，地面亮温分形雏数较低，主成分像元分解分析法比NDVI能更有效地提取植被信息，更适合用于地面亮温的研究。     

基于地表类型的山地海绵城市生态建设评估

建设海绵城市是城市雨洪管理的重要举措。但山地海绵城市建设仍在发展探索阶段,并未建立全面的评估体系。目前,山地城市建设未充分利用地表类型信息及评估标准较少结合地形因素。针对此问题,本文基于城市地表覆被类型和地形因素,建立山地海绵城市的生态评估指标。首先获取研究区域两时相地类信息;然后计算地类变化检测结果,并结合高程和坡度评估区域海绵城市建设;最后经评估可知,在两时相间,绿地率增加了0.22%,不透水面率增加了0.46%,建设用地向中地势区间发展,同时获悉其余地类间的变化状况。结果表明,该区域绿地率增加,天然水体保护较好,透水面占比大于不透水面,生态建设与建设用地发展符合山地海绵城市建设原则。     

Detecting urban ecological land-cover structure using remotely sensed imagery: A multi-area study focusing on metropolitan inner cities

With increasing attention being paid to sustainable urban development and human habitation improvement, urban ecological land cover (UELC), i.e., surface water and green space, has played an important role of the highly compact inner urban regions. In this study, we developed an efficient approach for UELC mapping by coupling Sentinel-2 multi-spectral imagery and Google Earth high-resolution imagery. In contrast with the conventional single-source and multi-source imagery-based classification methods, the proposed method respectively achieved the highest overall accuracies of 91.50% and 94.05% in the UELC mapping for two test sites (i.e. Shanghai and Seoul). The proposed method is used for urban surface mapping among six world-class cities. For an in-depth analysis of the landscape structures for inner urban regions, seven landscape metrics are introduced for the quantification of the UELC structure based on the obtained high-precision UELC maps. The result shows that London appears to have the best UELC-induced ecological quality, that is, with high percentage of landscape, area-weighted mean fractal dimension, edge density, Shannon’s evenness index values and a low contagion index value, while Tokyo is exactly the opposite. Several common characteristics found through the statistical analysis are: 1) all the inner-city regions have small UELC coverage (< 50%) and low shape complexity; 2) green space generally contributes more to urban eco-environment than the urban surface water; and 3) all cities show high landscape consistency in the inner urban region.     

基于GIS的城中村改造规划绿地景观格局分析

城市绿地是改善生态环境,提高市民生活质量的公益性基础设施。武汉市城中村改造工作十分注重城市公共利益的保障,在改造规划中优先落实绿地、规划道路等强制控制用地的指标,因而必然对城市绿地空间格局产生影响。本研究以景观生态学基础理论为依据,利刚地理信息系统技术,对武汉市中心城区城中村改造规划范闱内的绿地空间信息进行处理。然后进行景观格局分析,进而依据分析结果对城市绿地布局规划进行评价,以期为今后的城中村改造规划编制提供一定的参考借鉴。