摘要
土地是人类的活动场所和重要的自然资源，受到人类活动和自然环境因素的影响。在地球环境不断变化，全球不断变暖的趋势下，森林乱砍滥伐，城市扩张，生物多样性丧失，土地面临前所未有的压力，土地利用正发生着一系列变化，这些变化必将对气候和周围的生存环境产生很大影响。经济政策因素会对土地利用变化产生影响，土地利用的变化导致地面的吸热和散热发生改变，地面热量的变化又会引起一系列环境的问题，比如引起地表温度的变化以及气候的变化，这些都是十分重要的问题。湖北省位于中国中部地区，是中国中部的经济大省，人口众多，国家历来十分重视。随着国家“中部崛起”战略和武汉都市圈“两型”社会建设综合改革实验方案的实施，这些区域土地利用发生的变化很值得关注，其引起的局部气象要素变化也需要进一步研究。武汉是典型的“火炉”城市，探究城市热岛与其他因素的关系尤其必要。 本研究首先对于遥感解译获得的土地利用数据采用单一土地利用动态度、综合土地利用动态度、土地利用程度等方法，利用空间自回归性、空间热点、空间异常性等分析工具进行分析;以百度指数为自变量，土地利用变化为因变量建立回归方程，研究两者空间分布规律。其次，从已获得的湖北省气象站点月度数据中，并选取年平均气温值、年平均最高温值、年平均最低气温值、年累计降水量以及年相对湿度五个要素指标，对不服从正态分布的数据进行了Box-Cox数据变换使其服从正态分布，然后进行了克里金模型插值，获得了整个湖北省地区的气象要素空间分布。利用气象和社会经济方面数据，运用主成分分析方法分析气象数据和从湖北省统计年鉴获得的社会经济方面数据对土地利用变化的影响。然后在分析气象要素变化的时间趋势和空间分布特点的基础上，研究了土地利用变化对气象要素的影响。在研究土地利用变化对城市的热岛影响时，采用ARIMAX模型，把归一化植被指数NDVI和月平均地表温度作为输入变量，研究其与地表温度LST之间的时间序列关系，同时研究了建设用地变化对热岛的影响。 主要内容和结论如下: (1)采用单一土地利用变化动态度、综合土地利用动态度、土地利用程度、热点分析以及异常值分析等方法来研究土地利用变化的特点，并且探究了政策因素对土地利用变化的影响。湖北省的整体土地利用情况是耕地遍布全省，林地主要集中在西部地区以及湖北省的边缘地带。各种非建设用地大量向建设用地转化，城市范围急剧扩大。土地利用类型变化整体上是中部靠近武汉的中部地区综合土地利用变化动态度较大，随距离增加而不断减小。湖北省的土地利用程度整体上为正值，全省的土地利用呈现出不断发展的态势，耕地、林地和建设用地变化与政策存在很高的相关度。 (2)使用主成分分析方法，从36个指标中筛选出了13个指标，分析表明经济社会因素对土地利用变化造成的影响是主要的，而自然因素造成的影响是较小的。耕地面积变化与社会经济因素成负相关，而与气象因素变化成正相关;林地减少量与社会经济因素和自然因素的系数都为负数;草地变化与社会经济因素是负向变化的，与自然因素则是正向变化;建设用地面积增加与社会经济因素和自然因素都呈现出一致的变化趋势。 (3)利用克里金模型，对1990-2015年湖北省境内的国家级站点和地方级气象站点数据插值得到全省年平均气温值、年平均最高气温值、年平均最低气温值、年累积降水量、年平均相对湿度值的空间分布数据并进行时空分析。结果显示，研究时间段内年平均、最高、最低气温整体呈现出上升态势，近年来有所减缓;降水量和湿地有所下降，变化幅度较小。空间分布上，平均气温和最高气温整体上都呈现出南部、东部气温偏高，另外宜昌一带气温也偏高;土地利用对气象要素的影响主要是对地面最低气温可能有抬升作用，其中第三分区土地利用变化与该地区最高气温的变化密切相关。 (4)基于ARIMAX模型分析了武汉和宜昌两地的热岛效应，发现武汉和宜昌都存在热岛效应，武汉、宜昌的热岛效应与NDVI、月平均气温均成正向关系，但是受到两者影响程度不同，而且宜昌的热岛效应与NDVI存在3阶滞后关系，武汉的LST与NDVI存在5阶滞后关系。武汉和宜昌的建设用地增加对城市热岛升温有较大影响，建设用地对地表温度的影响存在一个平台期，宜昌的变化更显著。
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