基于遥感技术的城市下垫面参数与热环境关系的研究——以北京市朝阳区为例

城市热岛(UHI)不仅直接关系到城市人居环境质量和居民健康状况,同时还对城市能源消耗、生态系统过程演变、生物物候以及城市经济可持续发展有着深远的影响。以北京市朝阳区2002—2017年夏季4期Landsat系列遥感影像为数据,采用大气反演法,对15年间朝阳区城市地表温度(LST)时空变化进行分析,发现15年间朝阳区城市热岛比例指数上升迅速,热岛效应逐年加剧。进一步研究表明,城市地表温度与归一化植被指数(NDVI)及归一化建筑指数(NDBI)密切相关:地表温度与NDBI正相关,NDBI指数每升高0.1,地表升温0.79～2.37°C;与NDVI指数负相关,NDVI指数每提高0.1,地表降温0.4～0.77°C。本研究可为城市规划建设与城市绿地营建提供科学具体的参考指导依据,并促进生态可持续发展与人居环境改善。     

基于MODIS的归一化建筑指数与城市热岛效应关系研究

随着城市化发展,城市建筑用地的增多对区域气候环境造成重要影响。文章通过对2010年4个月份的MODIS数据进行预处理,反演提取出青岛市区的城市归一化建筑指数以及地表温度数据,并对两者间之间的相关关系进行了研究。研究结果表明:城市建筑用地率(归一化城市建筑指数)越高的地区,城市的地表温度越高,热岛效应就越明显。同时,归一化城市建筑指数与地表温度的相关性的空间分布规律也为有效改善城市环境提供了借鉴依据。     

基于改进NDBI指数的重庆市内环城市热岛效应 分布特征研究*

对重庆市内环区进行研究，以 2002年和2007年两景ETM+/TM 影像为 基础数据，反演提取归一化地表温度指数 (NDSTI)及改进归一化建筑指数(NDBI)。 研究结果较好地揭示了建设用地的NDBI与 NDSTI、热岛效应等级的空间分布相关性 规律；2002年重庆的内环城区强热岛效应显 著，范围广；2007年随着城市化扩张，老城 区强热岛效应降级消失，新城区强热岛效应 凸显、升级；两江、湖泊和山体植被是冷岛 区，对城市热岛效应起分隔、调节作用。     

基于Landsat数据的蓝绿空间改善城市热环境分析——以天津市为例

以天津市内六区为研究区域,利用2004年、2011年、2017年间的Landsat卫星遥感影像,综合应用地表温度反演、温度差异分区、土地利用分类解译、景观格局分析等研究方法,探讨城市热环境与蓝绿空间的联系特征。结果表明,2004～2017年城市高温范围区域随着城市建设发展的方向,跨越河流的空间限制不断拓展,而低温范围区域主要集中在蓝绿空间。蓝绿空间具有改善城市热环境的生态作用：在景观格局层面,地表温度与蓝绿空间的斑块周长指数呈显著负相关,与周长面积比指数呈显著正相关;在空间格局层面,地表温度与蓝色空间的斑块所占景观面积比在1500m×1500m尺度样本中相关程度最高,与绿色空间在300m×300m最高,且蓝色空间的热环境改善效率更佳。最终提出面向热环境改善的城市蓝绿空间优化建议,可为生态宜居城市建设提供新思路。     

天津市城市蓝绿空间景观格局与热环境的关联研究

面对快速城市化带来日益严重的热环 境问题,充分发挥蓝绿空间的生态降温作用是 实现人居环境治理及可持续发展的重要路径。 本文以天津市内六区为研究区,应用遥感（RS） 与地理信息系统（GIS）技术开展蓝绿空间与热 环境的关联讨论。首先,基于Landsat遥感影像 进行地表温度反演及蓝绿空间解译,分析比较 热环境与蓝绿空间的分布特征。其次,运用统计 分析方法探讨蓝绿空间景观格局指数与热环境 的相关规律后发现：在斑块层面,蓝绿空间内部 温度与斑块周长呈显著负相关,与周长面积比 呈显著正相关;在类型层面,蓝色空间样本研究 最佳尺度为1 500 m×1 500 m,样本温度与斑 块所占景观面积比、最大斑块指数、平均斑块面 积、边缘密度、斑块密度呈显著负相关;绿色空 间最佳尺度为300 m×300 m,样本温度与斑块 所占景观面积比、最大斑块指数、平均斑块面积呈显著负相关。最后,在规划管理与设计层面提出蓝绿空间规划建议,以期为热环境改善视角下 的城市蓝绿空间规划提供参考。     

太原市城市绿地斑块植被特征和形态特征的热环境效应研究

以太原市为研究对象,以TM遥感影像数据为基础数据来源,采用归一化植被指数作为绿地绿量指标,通过通径分析并建立植被指数与地表辐射温度之间、绿地斑块特征与绿地斑块对周边环境热效应之间的数量关系,分析了城市绿地斑块属性对城市绿地热环境效应的影响。通过研究植被指数与地表辐射温度之间的数量关系,提出了绿地内绿量对斑块内部热环境效应的高效区间,明确了绿地斑块属性因子对绿地斑块内部温度、斑块效应带温度和绿地斑块效应温度的影响,并据此提出了相应的斑块属性控制指标及其在风景园林设计中的意义。     

基于遥感影像的城市热岛效应分析

以娄底市区为例,基于LandSat5 TM定量反演了城市亮度温度,采用Quick Bird数据解译了城市绿化现状,通过研究亮度温度与绿化覆盖率的关系,对城市绿化规划布局进行了探讨.研究表明:娄底市城区热岛效应显著,热岛中心主要分布在旧城区,最高温度为30.78℃;城市亮度温度与绿化覆盖率呈现负相关,相关系数为-0.9,通过提高城市绿化率等方法可以有效缓解城市热岛效应;城市绿地系统应根据娄底城市热场分布的特点,有重点、有针对性地进行规划布局,建立完善的城市绿地系统是改善城市热环境的根本保证.     

蓝绿空间景观格局对城市热岛的影响

城市热岛是城市环境中的典型问题。景观指数影响范围的空间异质性很少被理解。为了解决这个问题,拟采用多尺度地理加权回归模型(MGWR)来分析景观指数,归一化差值植被指数(NDVI)与地表温度(LST)之间的相互关系。结果显示,和普通最小二乘法回归和地理加权回归相比较,MGWR揭示了不同景观指数的空间影响尺度,具有更接近真实值的拟合效果。增加绿地和水体景观百分比及NDVI能够很好地缓解LST,其他景观指数则与LST的关系在不同的位置呈现正或负相关,需在特定位置进行优化才能有效地缓解LST。总的来说,形状简单且聚集分布的较大绿地斑块和形状复杂且较小的绿地斑块,以及在大多数情况下形状复杂、连通性强的水体景观更利于缓解LST。     

基于归一化植被指数反演地表比辐射率方法的对比研究

针对只有一个热红外通道的遥感数据,利用归一化植被指数与地表比辐射率具有较高的线性相关性进行地表比辐射率的遥感反演,介绍了基于归一化植被指数定量反演地表比辐射率的4种方法,以湖北省荆门市地区的Landsat5 TM数据为研究对象,精度0.01的MODIS LSE产品为标准数据,对比分析了4种基于NDVI的地表比辐射率反演方法,分别从像元尺度和分类尺度总结了4种地表比辐射率反演方法的普适性和精度。     

以缓解热岛效应为导向的气候适应性城市研究

研究以我国快速城市化进程中的成都市中心城区为例,借助Landsat遥感影像数据进行地表温度反演,利用局地气候分区（LCZ）理论,在分析成都市中心城区日间和夜间热环境空间结构的基础上,从城市发展格局、土地利用、绿地系统、城市公共服务设施和城市剖面五个方面,结合局地气候分区理论,对城市的空间形态与热岛效应的关联性进行研究分析,从而探索不同规划设计要素对城市热环境的影响。同时,进一步探讨城市空间布局优化方案,探寻适用于缓解城市热岛效应的多视角、多尺度的城市设计研究框架。     

城市公园空间格局对热环境的影响研究 ——以常德市中心城区为例

以湖南省常德市为例,基于城市遥感数据,利用ENVI软件提取中心城区以及城市公园的地表特征参数,如植被覆盖度、归一化湿度指数、地表温度,研究城市中心城区、城市公园以及缓冲区对城市的降温影响.结果表明:植被覆盖度、归一化湿度指数与地表温度呈显著的负相关性,其中,归一化湿度指数可作为研究地表温度的关键指标;水体面积是影响地表温度的重要因子,是缓解城市"热岛效应"的主要元素.     

基于定量遥感的湘潭市城区热岛时空格局分析

利用2013年~2014年5个时相Landsat 8 OLI和TIRS数据,反演了夏季全程和冬季地表温度,反演结果绝大部分值在历史数据最高温度(日间)附近,反演结果具有一定的表征力;计算了反演区的热岛强度,分析了夏季湘潭城区地表温度的空间分布与随时间的变化情况,结果显示城市热效应空间分布格局不同时相表现出类似的模式,发现城市在夏季地表温度呈现"南高北低"和高温区沿湘江分布的情况;原先夏季高温区在冬季出了低温,表现出夏热冬冷的现象,这一定程度说明地表热效应对地表类型反应灵敏。同时分析植被指数、城市建筑物指数与城市地表温度等间关系,结果显示城市绿化对城市地表温度降低的确有一定的作用,地表温度对城市建筑物密集区敏感。这一成果对地方城市规划建设具有现实意义和借鉴价值。     

基于城市形态参数的严寒地区地表热环境分析

严寒地区地表热环境受到城市下垫面形态和建筑群形态的共同影响,研究多种城市形态参数与地表热环境的关系可以辅助城市设计。以大庆市东部地区为研究区域,基于遥感影像反演地表温度并计算区域内水体盖度、积雪盖度和植被盖度三类下垫面形态参数;绘制建筑三维矢量数据并计算区域内建筑密度、容积率和迎风面积密度三类建筑群形态参数。对比不同季节下六类城市形态参数对地表热环境的影响。结果表明:单因素回归分析中,水体盖度、积雪盖度和建筑密度是影响地表热环境的最主要因素;多因素回归分析中,水体盖度、植被盖度、建筑密度和容积率均为夏季地表热环境的主要影响因素。积雪盖度为冬季地表热环境的主要影响因素,其他因素为次要影响因素。     

基于分区理念下的城市热环境和规划指标耦合关系研究——以武汉市为例

从规划层面改善城市热环境,是应对气候问题的有效方式,也是城市可持续发展的要求。热环境改善措施亟须构建可靠的热环境研究框架并提出规划指标的量化调控建议。在理论层面,文章结合气候学方法和规划分区概念,提出基于多要素的城市热环境分区理念;依据指标与地表温度的耦合关系,在分区框架下的局部尺度内,提出改善热环境状况的指标量化调整建议。在实证层面,以武汉市为案例的研究表明,利用城市地表温度、用地性质和人口密度等要素,可以在规划层面建立热环境研究的分区框架,且规划指标容积率、建筑密度、建筑聚合程度、绿地率和水体覆盖率与地表温度存在规律性的耦合关系;基于分区理念框架和规律性耦合关系,可以提出热环境优化建议。由此可见,基于气候学与规划学多学科融合的分区理念架构和量化调控方法,是探索利用规划手段从"适应"层面主动应对城市气候挑战的可行路径。     

基于多源数据的街区形态要素对地表热环境的影响测度与 贡献评估

近年来，受全球气候变暖与快速城镇 化的叠加影响，城市极端高温频发，热环境问 题凸显，严重威胁到城市人居环境质量。城市 形态是影响热环境时空分布的关键因素，如何 通过优化形态要素缓解城市高温问题，降低 城市热浪风险已成为当前学界关注的热点问 题。本研究以西安市主城区410个街区单元为 研究对象，重点关注地表热环境，利用遥感影 像数据、建筑矢量数据、谷歌地图数据，通过 ENVI地表温度反演、ArcGIS空间统计分析、 Fragstats景观格局分析等方法量化了研究区 内地表热环境时空变化特征，并从“二维地表 覆盖—三维空间组合—景观格局特征”三个 维度对街区形态要素进行系统描述，在此基 础上，引入主成分分析方法科学评估了各形态 要素对地表热环境的贡献。研究结果表明：第一，2000—2019年西安市热岛由中心向周边连片式蔓延，一般高温区为商业密集区（如钟楼、小 寨等）、集中工业物流区（如北部工业区、西部物流仓储区、西南部工业区等），低温区为城市公 园、绿地水体周边，总体而言，西安市热环境延展方向与城市扩张方向基本吻合；第二，2000— 2019年研究区内平均地表温度上升7.29 ℃，平均热岛强度上升3.15 ℃，约99.7%为热岛区，总升 温量达3 491.84 ℃/km2 ，其中四级、五级热岛强度区逐年递增，一级、二级热岛强度区逐年减 小，整体升温效果显著，热岛效应不断增强；第三，二维地表覆盖、类型水平景观格局是影响地 表热环境最为主要的两类主控因素，指标权重占比为36.64%、35.50%，其中建设用地占比、建筑 密度正向影响突出，贡献度为0.658、0.319，绿地占比负向影响最大，贡献度为-0.718。建筑高度 变异度、孔隙率、天空开阔度等三维空间指标的贡献则相对较小，该类指标权重仅占9.39%。本 研究结果可为优化城市形态改善局地热环境，缓解其负面效应提供重要科学依据。     

基于遥感技术的城市布局与热环境关系研究——以武汉市为例

以夏季炎热的武汉市为例,通过ETM+卫星遥感影像反演城市的地表温度,并对城市的下垫面进行分类,然后与归一化植被指数等表征下垫面植被状况的参数进行综合对比,反映城市热岛的状态,研究其内部结构及相应的下垫面类型,提出针对性的下垫面改善措施。此外借助遥感影像,采取典型地物选点研究的方法开展深入分析,进一步探寻下垫面与热环境的关系。研究结果表明,城市的热环境与城市规划之间存在着较为密切的关系。城市下垫面的不合理布局和人为活动的过度密集是热岛效应产生的主要因素。而植被和水体是调节城市热岛效应的较好手段,应该给予重视。     

基于POI数据的城市热环境分析——以大庆市主城区为例

以大庆市主城区为研究区域,对比不同季节POI密度与植被和水体盖度对城市热环境的影响。基于遥感影像反演地表温度;基于百度API获取POI数据。构建双变量模型研究POI密度、水体盖度、植被盖度三者与地表温度的相关关系,发现水体盖度是影响大庆市热环境的最主要因素,植被盖度与POI密度次之,三者在不同季节的解释率差异明显;通过多元回归分析比较POI密度模型、生态基础设施模型和全模型对地表温度的解释率,发现全模型有更高的解释率;通过ArcGIS缓冲区功能分析水体、植被和POI分布与城市热场间的空间关系,发现三者的显著影响范围分别为480 m、30 m和120 m。     

地表温度与城市空间分布结构的关系及其 预测模型

就城市尺度级别下的热环境进行评价,为了能够落 实影响绿地规划的具体空间区域,并提供可以指导绿地布局的 方法,以西安为例,量化植被、建设用地空间分布与地表温度 的关系,确定绿地降温的具体区域;通过卷积计算,以温度变 化为0作为界限,细化冷区和热区,提取城市微更新下绿地布 局待调整的位置;基于机器学习的回归算法,由绿地、建设用 地和水体分布预测作为热环境指示因子的地表温度,从而为规 划的合理性提供参考。通过对研究结果的评价,以及与已有方 法的比较,利用地表温度和地表覆盖变化,量化城市空间分布 结构,为绿地规划提供可以落实的具体空间区域。     

精准城市形态对街道温度的影响测度与设计应对

随着城镇化进程步入“下半程”,基于绿色可持续理论的气候适应性城市设计日益受到重视,城市形态作为城市设计的核心议题也同步受到关注。但既有研究缺少精准的城市形态数据,同时忽略了人本尺度城市形态特征的效应。在此背景下,以北京市中心区作为研究范围,开展兼具大规模和高精度的研判。一方面利用Landsat 8遥感影像数据基于辐射传输方程法计算街道地表温度;另一方面整合街景、建筑形态、兴趣点等多源数据,从自上而下视角的高精度城市形态以及自下而上视角的人本尺度街道空间两方面出发开展研究,精准测度城市形态与温度的耦合关系。统计分析显示,在自上而下的形态视角方面,街道的空间位置、周边建筑密度、容积率、功能多样性、蓝绿空间的距离等因素,均对街道温度有显著性影响;在自下而上的人本尺度方面,街道绿视率、建筑界面占比越高,遮阴效果越好。相关认知不仅助力于街道设计中的温度效能提升,还能根据街道属性制定差异化的街道设计策略,为气候适应性城市设计的深化提供城市形态视角的支持。     

玉溪不透水面与植被及地表温度的定量关系分析

玉溪市区为例,以Landsat 8卫星遥感影像为数据源,将定量遥感分析中的线性光谱分解技术用于提取不透水面信息,并利用土壤调节植被指数和大气校正法分别提取出植被、地表温度等要素信息,并分析他们的相关关系.实验分析表明,越靠近玉溪城市中心区域,不透水面盖度值越大;不透水面信息与植被要素呈现较为显著的负相关关系,相关系数为0.866 5;而不透水面与地表温度信息存在明显的线性正相关关系,相关系数达到0.859 8.