摘要
随着社会经济的发展带来的城市扩张，城市的不透水面（如混凝土、沥青和建筑物）逐渐取代了土壤和植被，影响了原始地表的反照率和径流特性，从而显著地影响当地和区域的陆-气能量交换过程，由此引发的城市地表热环境问题——热岛效应给城市环境和人类生产生活带来大量的负面影响。研究大湾区城市群的热岛分布、变化及其与城市发展的空间关系对大湾区的规划和生态环境，以及其它城市群的热环境问题具有重要的现实意义，而热环境监测往往需要高空间分辨率和短重访周期的地表温度数据来满足研究需要。因此，本文引入基于深度残差网络（ResNet）的地表温度降尺度方法来解决这一问题，对粤港澳大湾区五个时期的热岛效应进行了精细尺度的表征与变化监测，并对大粤港澳湾区热环境恶化的驱动因素进行了分析。主要研究成果如下： （1）提出基于多源数据融合的ResNet地表温度降尺度方法。利用研究区的DEM高程和LandsatTM/OLI数据计算NDVI、SAVI、MNDWI、NDBI、NDISI、BI以及单窗算法计算的地表温度构建ResNet模型，将1000米分辨率的MODIS地表温度产品降尺度至30米，并评估了该降尺度的适用性。 （2）根据降尺度结果，生成粤港澳大湾区2000、2005、2010、2015和2020年夏季的30米地表温度分布图。采用城乡差值法计算热岛强度，并划分热岛强度的等级。根据热岛强度值、高热岛强度区域的面积及五个时期持续高强度热岛区域的下垫面属性，从定量和定性两个角度分析了热岛强度五个时期的变化：粤港澳大湾区热岛演变由核心经济区向四周发散，部分城市在2015年后有减缓和下降的趋势；其热岛变化的主要原因包括植被覆盖变化、城市用地属性变化以及经济发展和人口扩张等社会经济因素。 （3）从时间和空间两个方面分析了大湾区高热岛强度区面积与NDVI空间变化、不透水面属性以及各项社会经济指标的时空关联性。结果表明：热岛强度与NDVI的相关性整体上处于减少状态，植被减少不再是该区域热环境恶化现象的唯一成因，其驱动机制日趋复杂。将强热岛区域所在的不透水层分为了三个类别：人为热源主导型，裸露地面主导型，混合主导型，说明热岛效应不仅与不透水层建设相关，愈发与城市绿色空间配置、人口分布等其他因素相关。大湾区11个城市分析表明：高热岛强度区面积减少的地区与植被规划相关；高热岛强度区面积增大受GDP和人口扩张影响较大；核心经济区的热岛受工业（包括建筑业）发展影响较大。最后，提出通过调整城市结构、增加植被面积、改变建筑色彩等措施来缓解持续高热值地区的热岛效应。
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