快速城市化地区热环境变化的遥感定量研究—

快速城市化地区热环境变化的遥感定量研究——以广东省东莞市为例

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中文摘要：在城市化进程加剧、气候变暖的全球背景下，城市热环境作为城市生态环境的重要方面，直接与城市气候、城市生态、城市灾害发生相互作用，并对公共健康、能耗结构、空气质量等产生影响，因而受到广泛关注。本文以快速城市化的典型地区广东省东莞市为例，以RS和GIS为技术平台，借鉴概率统计、景观生态学的原理和方法，综合利用卫星遥感资料、气象观测资料、地理信息数据、社会经济统计数据等，定量研究城市热环境的分布格局、变化规律及影响因素，并为改善城市热环境、缓解热环境恶化带来的消极影响提供对策与建议。基于覃志豪单窗算法反演地表真实温度，通过剖面分析研究地表温度的空间分布规律，综合考虑镇/区平均地表温度与地貌特征进行地理分区，对比1990、2000、2005、2007等不同时相的地表温度数据分析其时间演变规律。研究结果表明，1990-2007年间，东莞市的热中心由莞城区逐渐向外扩张，由岛状发展为带状，再为片状。至2007年，东莞市高温区基本呈片状分布，主要位于建筑密集、人口密集的城镇中心，低温区在林地覆盖的低山与丘陵地带呈岛状分布、在河网区呈带状或片状分布。以莞城区人民公园为中心作N-S、W-E两条剖面线，地表温度的剖面分析表明，剖面线上建筑、道路、水体、林地、农田等地物类型交替出现，导致了地表温度的高值、低值交替出现，N-S方向地表温度的不对称性大，W-E方向地表温度的不对称性小。以各镇区的平均温度和地貌特征为依据，可以将东莞市划分为山地低温区、河网次低温区、丘陵-近河网次高温区、平原高温区。通过引入效应概念、改进热贡献指数、建立冷贡献指数，形成不同土地利用类型热环境效应的定量评价体系。2000年地表温度与一级土地利用分类数据的叠加分析表明，相对热效应指数的排序为：水域＜林地＜草地＜耕地＜建设用地，热贡献指数的排序为：水域＜草地＜林地＜耕地＜建设用地，冷贡献指数的排序为：草地＜建设用地＜耕地＜林地＜水域。水域具有最小的相对热效应-4.4℃、最小的热贡献指数1.6％、最大的冷贡献指数35.8％，对区域的低温效应显著；建设用地具有最大的相对热效应3.1℃、最大的热贡献指数59.7％，对区域的高温效应显著。对二级地类的相对热效应、热贡献指数、冷贡献指数的研究表明，城镇用地占区域面积的14.70％，面积仅此次于有林地，具有最大的相对热效应4.0℃，最大的热贡献指数38.4％，冷贡献指数仅为1.8％，对区域的热环境影响显著。此外，城镇用地还承载着最密集的人口、最丰富的社会经济职能。由此可见，城镇用地是城市下垫面中最为特殊的一类。本文引入气象要素的标准化处理方法对1990、2000、2005年的地表温度数据进行标准化处理，将其与城镇用地矢量数据进行叠加分析，重点研究城镇用地扩张对城市热环境的影响。引入“热力景观”概念，借鉴景观生态学中斑块、廊道、基质的概念，基于标准化地表温度数据的概率密度函数分布特征提出了热力景观类型划分方法，并利用组分比例、斑块密度、边缘密度、形状指数、分维数、连通性、聚集度等景观指数，对1990-2005年东莞市热力景观进行了定量评价与分析。此外，本文还对温室效应增强、城市下垫面变化、人为热排放等对城市热环境造成影响的主要因素进行了分析。相关性分析表明，东莞市近地面气温与下垫面综合影响因子的相关系数为0.7718，与废热排放指数的相关系数为0.7539。针对东莞市热环境的现状及主要影响因素，可采取以下措施改善城市热环境：控制建设用地与建筑密度、增加植被与水体分布面积、适当控制人口密度、调整产业发展结构、改善能源结构并提高能源利用效率等。

作者：

邓玉娇

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关键词：

热环境遥感定量城市生态环境地表温度热贡献指数温室效应

授予学位：

博士

学科专业：

环境科学

导师：

匡耀求、黄宁生

学位年度：

2008

学位授予单位：

中国科学院广州地球化学研究所

语种：

中文

中图分类号：