武汉城市群夏季热岛特征及演变

利用2000~2010年共11期MODIS地表温度资料和多源多时相的遥感影像分类结果揭示武汉城市群的夏季热岛效应,反演并计算出10 a间武汉城市群日间和夜间的热岛强度变化、土地覆盖类型和城镇用地面积。在对不同时相的地表温度数据进行热岛指数归一化处理的基础上,分析了武汉城市群热岛的分布特征及年代演变,定量分析了武汉城市群以及中心城市武汉市不同热状况区面积的变化和热场的变迁。结果表明,武汉城市群夏季热岛效应较为明显,其中武汉市是主要热源和热中心;自2000年起,武汉城市群城乡温度差异逐步减小,热中心分布向外扩散,城市热岛区域急速扩张,整体热环境趋于恶化;新兴城区的开发增加了武汉市的热源分布,人工表面的增加以及自然表面的减少导致城市热岛效应不断加剧。     

近10 a武汉市城市热岛效应演变及其#br# 与土地利用变化的关系

城市化进程的加快,农村人口大量涌入城市,城市布局及局部气候改变等因素使得城市热岛效应问题日益突出,已成为当前城市环境研究热点之一。以武汉市为例,应用遥感技术与地理信息系统技术,选取2004~2015年5个时相Landsat系列影像数据,利用单窗算法反演地表温度,并以此为基础进行热岛强度分级,获取了近10 a武汉市城市热岛效应变化结果,并分析了武汉市11个辖区城市热岛效应动态变化特征及热岛效应与土地利用变化的关系。研究结果表明：（1）自2007年后,武汉市老城区热岛面积持续减少,而新城区热岛面积则持续增加,呈现出以老城区为中心向新城区扩张的趋势,至2015年,新老城区热岛面积仅相差20.74 km2;（2）东西湖区、蔡甸区、江夏区与洪山区是近些年城市热岛面积增长较为显著的辖区,其中江夏区的热岛面积年际变化最大,最高值达95.42 km2;（3）城市热岛效应与土地利用类型的面积年际平均值拟合关系显示,2004~2015年,城市热岛效应与建筑用地的R2值最大,为0.681 2,建筑用地面积的增加是城市热岛强度面积扩张的重要影响因素。     

近10 a武汉市城市热岛效应演变及其与土地利用变化的关系

城市化进程的加快,农村人口大量涌入城市,城市布局及局部气候改变等因素使得城市热岛效应问题日益突出,已成为当前城市环境研究热点之一。以武汉市为例,应用遥感技术与地理信息系统技术,选取2004~2015年5个时相Landsat系列影像数据,利用单窗算法反演地表温度,并以此为基础进行热岛强度分级,获取了近10 a武汉市城市热岛效应变化结果,并分析了武汉市11个辖区城市热岛效应动态变化特征及热岛效应与土地利用变化的关系。研究结果表明:(1)自2007年后,武汉市老城区热岛面积持续减少,而新城区热岛面积则持续增加,呈现出以老城区为中心向新城区扩张的趋势,至2015年,新老城区热岛面积仅相差20.74 km~2;(2)东西湖区、蔡甸区、江夏区与洪山区是近些年城市热岛面积增长较为显著的辖区,其中江夏区的热岛面积年际变化最大,最高值达95.42 km~2;(3)城市热岛效应与土地利用类型的面积年际平均值拟合关系显示,2004~2015年,城市热岛效应与建筑用地的R2值最大,为0.681 2,建筑用地面积的增加是城市热岛强度面积扩张的重要影响因素。     

基于HJＧ１B数据的武汉市LST反演及热环境分析

以HJ 1B CCD/IRS4为主要数据源,采用单窗算法,反演了武汉市夏季高温代表日的地表温度,并用MODIS地表温度产品对反演结果进行了验证。在此基础上,提取热场变异复合指数来分析城市热岛空间分布特征,给出了城市热岛效应的定量化描述,并就不同下垫面对热岛效应的影响进行了研究。结果如下：（1）武汉城市热岛呈现整体上交错分布而局部小聚集的不规则特点,大热岛之中存在一些温度更高的小热岛;（2）武汉市2009~2012年夏季高温日平均LST为30611 K,多数城区温度达到309～317 K;（3）主城区热场变异复合指数均超过了0015,表现为较强－极强的热岛效应;6个等级的热岛效应强度的面积比例依次下降,而对应的LST平均值则逐渐升高;(4)不同地表覆盖类型LST相差较大,其在地表类型面积构成中的比例不同。研究成果可为城市热环境监测与生态评价提供科学依据     

基于HJ-1B数据的武汉市LST反演及热环境分析

以HJ-1BCCD/IRS4为主要数据源,采用单窗算法,反演了武汉市夏季高温代表日的地表温度,并用MODIS地表温度产品对反演结果进行了验证。在此基础上,提取热场变异复合指数来分析城市热岛空间分布特征,给出了城市热岛效应的定量化描述,并就不同下垫面对热岛效应的影响进行了研究。结果如下:(1)武汉城市热岛呈现整体上交错分布而局部小聚集的不规则特点,大热岛之中存在一些温度更高的小热岛;(2)武汉市2009~2012年夏季高温日平均LST为306.11K,多数城区温度达到309~317K;(3)主城区热场变异复合指数均超过了0.015,表现为较强-极强的热岛效应;6个等级的热岛效应强度的面积比例依次下降,而对应的LST平均值则逐渐升高;(4)不同地表覆盖类型LST相差较大,其在地表类型面积构成中的比例不同。研究成果可为城市热环境监测与生态评价提供科学依据。     

基于定量遥感技术的重庆市热岛效应

近年来,城市热岛效应不断增强,已经成为一个突出的城市环境问题。重庆市作为长江中上游特大型城市,工业发达,经济快速发展,市区热岛效应明显,但是很少对其研究。以2007年Landsat5 TM影像为数据源,利用单窗算法对重庆市城市地表温度进行反演,并进行城市地面亮温等级划分,在从城市土地利用类型、NDVI等方面对重庆市城市热岛效应强度和空间格局分布及其特征进行了探讨。结果表明：城区热岛现象显著,且分布不均匀;不同土地利用类型对热岛效应影响不同;城市地面亮温与NDVI呈明显的线性负相关关系。最后结合重庆市的特殊地形,提出了以下解决城市热岛效应的对策：加强城市规划,调整城市结构;构建最佳绿化结构,提高城市绿化率;改变能源结构,提高能源利用率,控制工厂废气排放量。     

基于定量遥感技术的重庆市热岛效应

近年来，城市热岛效应不断增强，已经成为一个突出的城市环境问题。重庆市作为长江中上游特大型城市，工业发达，经济快速发展，市区热岛效应明显，但是很少对其研究。以2007年Landsat5 TM影像为数据源，利用单窗算法对重庆市城市地表温度进行反演，并进行城市地面亮温等级划分，在从城市土地利用类型、NDVI等方面对重庆市城市热岛效应强度和空间格局分布及其特征进行了探讨。结果表明：城区热岛现象显著，且分布不均匀；不同土地利用类型对热岛效应影响不同；城市地面亮温与NDVI呈明显的线性负相关关系。最后结合重庆市的特殊地形，提出了以下解决城市热岛效应的对策：加强城市规划，调整城市结构；构建最佳绿化结构，提高城市绿化率；改变能源结构，提高能源利用率，控制工厂废气排放量。     

武汉城市热岛特征及其影响因素分析

正确理解城市热岛效应的形成机制及其影响因素是制定热岛效应缓解政策和研究城市生态问题的前提和基础。选用1987年9月26日的Landsat-5和2013年9月17日的Landsat-8遥感影像进行地表温度反演,分析武汉市城市热岛效应的时空演变特征;对热岛效应明显的武汉市主城区进行格网划分,提取格网内地表温度及所选影响因子指标值,运用主成分回归方法进行地表温度多因子综合分析,探讨城市热岛形成的主要影响因素。结果表明:(1)武汉市地表温度空间分布表现出典型的热岛特征,1987年和2013年分别有27.7%和39.1%的范围被"热岛"覆盖;(2)影响武汉城市热岛效应的主要因素有不透水面指数、水体面积比例、归一化建筑指数、归一化植被指数及绿地面积比例;(3)当其他影响因素稳定时,不透水面指数每增加1%,可使地表温度增温0.04℃~0.10℃;水体面积每增加1%,可降低地表温度0.03℃。     

基于地理探测器的城市热岛驱动因素分析——以武汉市为例

城市热岛是由地表特征、社会经济和气象等因素综合引起的环境问题，具有显著的季节差异。大量的研究分析了土地覆盖类型、地表覆盖指数、景观指数等和城市热岛之间的相互关系，忽略了气象因素以及气象因素、地表特征与社会经济之间的交互作用对城市热岛的影响。在分析武汉市不同季节热岛强度及空间自相关分析的基础上，采用地理探测器研究了不同季节城市热岛强度的驱动因素及其交互作用和热岛风险区探测。结果表明：武汉市各季节热岛强度在空间上呈现强烈的集聚特征。按春夏秋冬顺序，武汉市4个季节热岛强度的主要驱动因素分别为地表特征、社会经济、社会经济和气象因素，四季对应的主要驱动因子分别是土地覆盖类型、夜间灯光、夜间灯光和气压。在11个驱动因子的交互影响中，四季热岛强度交互影响作用最大的分别为土地覆盖类型与夜间灯光、土地覆盖类型与NDVI、土地覆盖类型与夜间灯光、气压与土地覆盖类型或与NDVI。风险探测结果显示春夏秋冬平均热岛强度最高的分别为城市建成区、城市建成区、城市建成区、裸地和低植被覆盖区，最低的分别是水体、水体、水体、植被；四季的平均城市热岛强度随着夜间灯光的增加而增加；NDVI子区域平均热岛强度呈现先上升后下降的趋势；气压子区域平均热岛强度总体呈现逐步上升的趋势。这些结果揭示了热岛强度的季节变异特征，可为缓解城市热岛效应措施的制订提供依据。     

城市化对长江下游沿江城市气温影响的对比研究——以安庆、芜湖、南京为例

利用线性趋势法与滑动平均法对比分析了安庆、芜湖及南京的年平均气温、年平均最高气温及年平均最低气温所表征的热岛效应强度变化趋势,基于主成分分析建立起热岛强度与城市发展指数的关系模型。结果表明:(1)城市规模的大小与年平均气温及年平均最低气温所表征的热岛强度变率的大小成反比关系,而中等城市的年平均最高气温所表征的热岛强度变率最大,小城市次之,大城市最小。(2)热岛强度与城市发展指数之间均以三次回归模型的拟合效果最好,中等城市的热岛强度与城市发展指数的拟合曲线符合库兹涅茨曲线特征,而小城市和大城市则并不完全符合。(3)经济水平、城市人口密度及能源消耗是安庆市热岛效应的主要影响因子;城镇人口比重、经济水平及城市生态条件是芜湖市热岛效应的主要影响因子;城市人口、经济水平、土地利用状况、能源消耗及城市的生态条件均是南京热岛效应的主要影响因子。     

城市化对长江下游沿江城市气温影响的对比研究

利用线性趋势法与滑动平均法对比分析了安庆、芜湖及南京的年平均气温、年平均最高气温及年平均最低气温所表征的热岛效应强度变化趋势,基于主成分分析建立起热岛强度与城市发展指数的关系模型。结果表明：（1）城市规模的大小与年平均气温及年平均最低气温所表征的热岛强度变率的大小成反比关系,而中等城市的年平均最高气温所表征的热岛强度变率最大,小城市次之,大城市最小。（2）热岛强度与城市发展指数之间均以三次回归模型的拟合效果最好,中等城市的热岛强度与城市发展指数的拟合曲线符合库兹涅茨曲线特征,而小城市和大城市则并不完全符合。（3）经济水平、城市人口密度及能源消耗是安庆市热岛效应的主要影响因子;城镇人口比重、经济水平及城市生态条件是芜湖市热岛效应的主要影响因子;城市人口、经济水平、土地利用状况、能源消耗及城市的生态条件均是南京热岛效应的主要影响因子     

蓝绿空间冷岛效应时空变化及其影响因素——以苏州市为例

水体和植被组成的"蓝绿空间"能够有效减缓城市热岛效应,探究其时空变化特征和影响因素对于改善城市环境和促进区域绿色低碳发展具有重要意义.以2004、2010和2014年三期Landsat遥感影像为数据源反演地表温度表征热环境,构建冷岛效应强度和冷岛指数定量分析苏州市蓝绿空间降温作用的时空变化特征,利用分类统计、剖面趋势法和线性拟合等方法分析蓝绿空间面积、土地利用变化和其它社会经济因素对冷岛效应的时空影响,结论如下:(1)2004～2014年苏州市冷岛效应面积不断减小,减少比例高达24.04％;空间上看,苏州北部和东部冷岛区域减少尤为明显,南部湖泊为主的地区变化相对较小.(2)从冷岛强度数值大小看,蓝绿空间的降温能力不断增强,2004、2010和2014年的冷岛强度分别为6.3℃、7.1℃和9.6℃;但考虑到其面积变化,苏州市蓝绿空间冷岛效应对于热环境的调节作用呈现出减弱趋势.(3)水体构成的"蓝色空间"降温能力(10.5℃)远大于植被"绿色空间"的冷岛强度(4.8℃);流动河渠的冷岛强度要明显高于静止的湖泊.(4)土地利用变化:尤其城市扩张侵占大量水田为影响苏州市冷岛效应时空变化的重要驱动因素,反观苏州市湖泊总面积在研究时间范围内有小幅增长,推断出政府决策者对于蓝绿空间类型的优先保护程度.     

环形热岛格局演变过程的遥感分析

城市热岛效应的空间格局在一定程度上可以反映城市规划和管理的成败得失,也是城市大气污染的驱动因素之一。〖JP2〗使用2000、2003、2004、2006、2008和2010年2～3月下午成都的6次NOAA/AVHRR（National Oceanic and Atmospheric Administration/Advanced Very High Resolution Radiometer）卫星遥感数据反演亮温,采用均值 标准差法将热岛强度分为7个等级,用面积加权平均法将研究区强度分为高温、中温和低温3类。结果表明：（1）热岛空间格局呈现巨大变异,由前期的中心型演变为中期的环型,后期是热岛环的形态和高温中心的调整阶段;（2）研究区的强度为前期强,2004年迅速减弱,高温类的强度2004年比2003年减弱259℃,2004年之后的平均减弱率仅为024℃/a;（3）城市东北部和西南部高温区的温度梯度出现逆向升降趋势。由于地表温度对城市气温有重要影响,热岛形态的变化是人们从更复杂角度分析大气污染机制、设计热岛数值模型和进行城市规划的客观依据     

夏季城市景观格局对热场空间分布的影响——以武汉为例

城市热岛效应是城市生态环境状况的综合体现,探讨城市景观格局对热场空间分布的影响机制对于优化城市空间布局、提升城市生态环境质量有着重要意义。选用2016年7月23日Landsat8遥感影像进行武汉主城区景观类型划分和地表温度反演,从斑块、斑块类型、景观水平3个级别选取所有常见景观指数表征城市景观格局特征;按3 km×3 km大小的网格将武汉市主城区进行格网划分,构建格网内各景观格局指数与地表温度的关系,并进行主成分综合回归分析,探讨城市景观格局影响夏季热场空间分布的主要特征。结果表明：（1）76%的景观指数与地表温度的线性关系在0.01的置信水平是显著的,但各景观指数之间相关性较强,信息交叉重叠严重。（2）在所有景观指数中,对地表温度影响最大的依次是水体斑块类型面积（CA_W）、建设用地斑块类型所占景观面积比例（PLAND_C）、绿地类型核心斑块占景观面积比（CPLAND_G）、绿地类型相似度均值（SIMI_MN_G）及绿地类型邻近指标均值（PROX_MN_G）。（3）当其他因素不变时,格网内建设用地每增加10%,地表温度上升1.0℃;水体面积每增加10 hm,地表温度下降0.2℃;绿地核心面积比例每增加10%,可降温1.0℃;相似度均值和邻近度均值每增加0.1,可降温0.09和0.08℃。 关键词： 景观格局;热场;格网化;多因子;热岛效应     

海绵城市改造对热岛效应减缓效果的估算

在气候变化背景下,海绵城市改造热岛效应减缓效果成为人们最为关注的焦点问题之一,准确获取海绵城市改造前、后温度数据是精准评价海绵城市改造对城市热岛减缓效果的重要前提,气象观测站点往往距离海绵改造区具有较远的空间距离,其数据的不适用性极大限制了评价的开展.以武汉市青山、四新示范区为研究区,基于遥感监测、红外热成像技术,采用设立对比区法、以空间换时间法分别从宏观和微观上估算海绵区改造前后的温度变化,评估海绵城市建设对城市热岛效应减缓的效果.结果 表明:在宏观上,海绵城市改造对工业区(青山示范区)热岛效应减缓有一定效果,对原始开发程度较低地区(四新示范区)未体现出明显效果;在微观上,不同的改造方式、布设方式,甚至同一材料不同颜色等均对海绵改造热岛减缓效应有影响.设立对比区法、以空间换时间法能够为评价海绵城市改造对城市热岛减缓效果估算提供新的思路,具有很强的实用价值.     

不同土地利用类型的地表特征参量的遥感反演研究——以猫跳河流域为例

利用2007年5月Lansat5 TM数据,运用单通道算法,基于全国遥感监测土地利用/覆盖分类体系,对贵州省猫跳河流域的地表特征参量进行了反演,得到不同土地利用类型下的典型地表特征参数值。在3种主要的土地利用类型中,林地的植被指数最高、地表温度最低,农田的植被指数最低而地表温度最高,草地介乎林地和农田之间。城镇建设用地主要表现为热岛效应,而水域则主要表现为地表温度（LST）和归一化植被指数（NDVI）的双低特征。进一步对二级土地利用类型的分析表明,由于结构、功能的不同,土地利用二级类在地表特征参量方面也表现出了有规律地变化。有助于深入认识不同土地利用类型的物理特征,可以丰富主要土地利用类型的影像分类的先验知识,有望将不同土地利用方式的生态环境效应研究推进一步     

三峡库区森林植被分布的地形分异特征

基于森林植被GIS数据库和群落调查,对三峡库区森林植被分布的地形分异特征进行分析。结果表明：（1）三峡库区森林植被主要分布在海拔400~1200 m,随海拔上升和坡度增大,森林覆盖率逐步提高,海拔为400 m以下区间森林覆盖率最低。（2）不同海拔级的优势森林类型分别为灌木林（400 m以下、1 200~1 600 m、1 600~2 000 m和2 000 m以上）、马尾松林（400~800 m和800~1 200 m）。各森林类型分布面积占该类型总面积百分比在不同海拔级上的分布都为单峰型,海拔由低到高出现峰值的森林类型依次为竹林、经济林和柏木林（800 m以下）、暖温性针叶林（1 600 m以下）、针叶混交林和针阔叶混交林（400~1 600 m）、阔叶林（800~2 000 m）、温性针叶林（1 200~2 000 m）。（3）柏木林、马尾松林、杉木林、温性松林、针叶混交林及针阔混交林主要分布在坡度低于35°区域,竹林和经济林主要分布在坡度小于25°区域。在坡度低于5°、6°~15°和16°~25°的区域,马尾松面积均最大,在坡度为26°以上的区域,灌木林分布面积均最大。（4）各类植被类型在各个坡向上分布面积变化不大。研究结果为三峡库区生态规划和建设提供科学依据.     

南京城市化进程与热岛效应的初步研究

城市化过程对气候变化有着重要影响,全面而准确的分析城市化进程是十分重要的。以南京市为例,利用南京地区1985~2007年年平均气温和1985~2010年源于统计年鉴的4类城市化指标数据,使用人工神经网络方法以及综合指标法,分析了南京市城市化综合发展水平变化及其热岛效应的关系。结果表明：南京城市化进程分为稳步发展阶段（1985~2000年）和快速发展阶段（2001~2010年）,城市化综合评价指数增长速率分别为01/10a和06/10a;南京市1985~2007年年平均气温呈波动式上升,平均城郊温差03℃,温度差异明显,总体上热岛强度呈波动增加趋势,尤其 2000年之后,以019℃/10a的速率迅速增加;热岛强度与城市化综合评价指数之间相关系数为075,呈显著地线性相关关系     

城市土地利用类型与PM2.5浓度相关性研究——以武汉市为例

随着我国工业化的不断发展,在我国的主要经济发展地区的雾霾天气不断爆发,使我国的大气环境日益恶化,严重影响了人们的日常生活和身体健康。PM2.5作为雾霾的重要组成成分,也日渐成为环境领域的研究热点问题。随着全球性变化研究领域逐渐加强了对土地利用与生态环境的相关研究,因此无论从法律和社会经济发展的角度,还是从生态资源保护与环境可持续发展的角度,土地利用与PM2.5的相关研究都显得相当重要。研究目的:分析武汉市各类用地类型与PM2.5浓度的相关性程度。研究方法:使用ENVI与ArcGIS对武汉市2013年MODIS气溶胶产品进行空间分析与插值处理,再应用SPSS将其与武汉市2013年10个观测点的PM2.5浓度数据作相关性分析,以证实MODIS气溶胶厚度与PM2.5浓度的相关性,并建立两者的线性回归方程,然后利用计算后的武汉市整体PM2.5浓度分布与各土地利用类型进行相关性研究。研究结果:武汉市PM2.5浓度有明显的空间分布特征,绿化面积比例与PM2.5浓度呈显著负相关,建设用地面积比例与PM2.5浓度呈显著正相关,未利用地面积比例虽然与PM2.5浓度呈正相关,但相关性较低,而耕地与水体对PM2.5浓度没有显著影响。研究结论:土地利用类型对武汉市PM2.5浓度的分布有显著的影响,其与搭载MODIS传感器的遥感卫星监测方式的结合能成为研究大范围特定区域PM2.5浓度空间格局的新方法,并且增加城市绿化面积,控制建设用地规模能有效减少PM2.5浓度。     

扬子江城市群土地利用时空变化及其对陆地生态系统碳储量的影响

扬子江城市群是江苏省城市化进程最快,土地利用变化最明显的区域。研究该地区地利用变化及其对陆地生态系统有机碳储量的影响,对江苏省低碳土地利用研究具有重要意义。该文利用五期30 m土地利用栅格数据、土壤样点数据、林地植被清查数据、农作物数据以及经验数据,分析了1995～2015年扬子江城市群土地利用时空变化、核算了其对有机碳储量的影响。主要结果如下:(1) 1995～2015年间,扬子江城市群约有15. 90%的土地发生了转移,其中,耕地作为主要的转出者,建设用地作为主要的转入者,耕地转移为建设用地的面积约为4 161. 78 km~2,占扬子江城市群耕地转出面积的85. 86%,是主要的土地转移类型;(2) 1995～2015年间,由于土地利用类型转移变化,扬子江城市群有机碳储量总量减少了472. 63×10~4t,其中土壤有机碳储量总量增加110. 28×10~4t,植被碳储量总量减少582. 91×10~4t;(3)建设用地占用耕地是区域有机碳储量减少的主要原因,导致有机碳储量减少406. 40×10~4t,占整个区域有机碳储量减少总量的85. 99%;(4)未来扬子江城市群可通过增加生态用地、控制建设用地、优化土地利用结构,提高区域碳储量,减少对陆地生态系统碳平衡的扰动。