基于Landsat8遙感影像的蘭州市城市熱島特征研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷增強(qiáng)，加快了城市化進(jìn)程，快速的城市化進(jìn)程使得人們的生活水平不斷提高，同時(shí)也帶了一系列的城市生態(tài)問題，城市熱島是其中最為嚴(yán)重的城市生態(tài)問題。如何緩解城市熱島所帶來的嚴(yán)重的城市生態(tài)問題已經(jīng)成為學(xué)術(shù)界和各國政府亟待解決的一大難題，城市熱島效應(yīng)的研究也已成一個(gè)熱點(diǎn)話題，其作為城市小氣候的一個(gè)重要的影響因素，認(rèn)知其形成過程、空間特征和時(shí)空變化等不僅有助于人們進(jìn)一步了解局部城市小氣候，有助于探究出緩解城市熱島效應(yīng)的措施，為未來

2、的城市規(guī)劃提供不可或缺的參考價(jià)值。
　　蘭州市作為典型的河谷型城市，其特殊的河谷型陷落盆地特征使得蘭州市邊界層結(jié)構(gòu)及地表熱輻射能量平衡較其他平原城市有很大的不同，其又是一個(gè)重工業(yè)污染的城市，特殊的產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程，導(dǎo)致了不合理的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局，產(chǎn)業(yè)空間和城市規(guī)劃還未能實(shí)現(xiàn)良性的互動(dòng)，從而使得蘭州市城市生態(tài)問題較為嚴(yán)重，故對于蘭州市城市熱島效應(yīng)的研究，有助于提出有效的城市生態(tài)問題治理措施，改善市民日常的生活環(huán)境具有不可估量的價(jià)值，對蘭州市

3、科學(xué)合理的產(chǎn)業(yè)布局和城市規(guī)劃具有重要的參考價(jià)值。鑒于此，本文以蘭州市主城區(qū)為研究對象，借助遙感、地理信息空間分析和景觀生態(tài)學(xué)等方法，研究了蘭州市1994-2015年的城市熱島演變特征，定量分析了地表溫度與城市下點(diǎn)面層部分地表指數(shù)之間的關(guān)系，并在Landsat8遙感數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上研究了蘭州市城市熱島的季節(jié)性空間分布特征，取得了以下研究結(jié)論:
　　(1)蘭州市熱島面積主要以次級熱島為主，而擴(kuò)展速率最快的為強(qiáng)熱島，熱島的擴(kuò)展方向與城鎮(zhèn)用地

4、延伸方向一致;熱島演變過程為強(qiáng)熱島→熱島→正常區(qū)→綠島→冷島，其逆過程則是向相反方向逐級演變，越級轉(zhuǎn)變的可能性相對較小，強(qiáng)熱島對于城市下墊面的變化最為敏感。城市熱島效應(yīng)與土壤濕度指數(shù)(NDMI)、增強(qiáng)型水體指數(shù)(EWI)、土壤亮度指數(shù)(NDSI)呈正相關(guān)，與修改后的土壤調(diào)節(jié)植被指數(shù)(MSAVI)呈負(fù)相關(guān)。
　　(2)蘭州市城市熱島效應(yīng)強(qiáng)弱按季節(jié)變化的順序是春季＞夏季＞冬季＞秋季，其中夏季城市下墊面層熱場分布最為復(fù)雜;除冬季以外，其

5、他三個(gè)季節(jié)的城市熱島分布狀況都呈現(xiàn)出以黃河為低溫帶著的特征，說明在這三個(gè)季節(jié)黃河的低溫帶是影響河谷內(nèi)熱環(huán)境分布的一個(gè)重要因子。借鑒景觀生態(tài)學(xué)中轉(zhuǎn)移概率矩陣法對河谷內(nèi)四季各個(gè)熱力景觀的轉(zhuǎn)移特征近行分析，發(fā)現(xiàn)各季節(jié)最為穩(wěn)定的熱力斑塊為正常區(qū)，但一旦發(fā)生改變，其轉(zhuǎn)變?yōu)闊釐u的可能性要大于向冷島和綠島的轉(zhuǎn)變，次熱島和強(qiáng)熱島到在四季變換中呈現(xiàn)出春季到夏季減弱，夏季到秋季減弱，秋季到冬季增強(qiáng)。
　　(3)地表溫度的空間分布特征與下墊面層的結(jié)構(gòu)密

6、切相關(guān)，下墊面層覆蓋類型越復(fù)雜，地表溫度剖面線跌巖起伏的程度越大，地表溫度越不均勻，城市熱島強(qiáng)度也越大。小西湖、植物園等植被覆蓋度較高的地方均出現(xiàn)不同程度的低溫區(qū)，提高城市植被的綠化率可以有效減緩城市熱島效應(yīng)，另外，在金港城這樣的住宅區(qū)也出現(xiàn)了低溫區(qū)，說明合理的規(guī)劃布局也能從一定程度上緩解城市熱島效應(yīng)。
　　(4)蘭州市城市擴(kuò)張較為顯著，其主要的擴(kuò)張方向是由城關(guān)區(qū)逐步向西固區(qū)、安寧區(qū)延伸，呈現(xiàn)出自西向東的擴(kuò)張趨勢，1994年到20

7、04年，城鎮(zhèn)用地城關(guān)區(qū)向雁灘擴(kuò)展，其主延伸范圍主要是以城關(guān)區(qū)為主，呈零星分布式擴(kuò)張，而從2004年到2015年，其主要向七里河區(qū)、安寧區(qū)高新開發(fā)區(qū)和西固區(qū)方向擴(kuò)展，擴(kuò)展方式呈大面積連片擴(kuò)張。不同年份的不同熱島的空間分布特征都與其相應(yīng)的城鎮(zhèn)用地分布特征基本一致，城市熱島分布特征的擴(kuò)展與城鎮(zhèn)用地的延伸方向相同，這主要是由于城鎮(zhèn)用地的改變，使得原有的自然表面被大量的人工表面所替代，導(dǎo)致城市熱島效應(yīng)增強(qiáng)，說明城市下墊面結(jié)構(gòu)的特性對城市熱島起決定