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。

Assessing the Contribution and Impact of the Block Morphological Factors on the Surface Thermal Environment Using Multi-Source Data