摘要
本文以西安市主城区为研究区，以2000年、2006年、2010年和2018年4期Landsat系列影像和MODIS影像为数据源，利用遥感影像提取植被指数，并反演研究区的地表温度，对研究区4个时期夏季的热岛强度、热力景观变化进行了分析，并运用Moran’sI指数、地理探测器模型，对研究区热环境空间异质性和驱动力因子进行了研究；同时，以遥感数据和外业调查资料为依据，获取了研究区植被规模参数（NDVI、植被覆盖度、三维绿量）；以2018年GF-1卫星影像为数据源，采用面向对象的决策树分类方法提取绿地信息，进而研究了研究区绿地植被规模与热环境的空间相关性，以及绿地斑块特征和不同尺度景观特征对热环境的缓解作用。获得以下主要结论： （1）本研究的4个时期之间，西安市主城区城市热岛比例指数存在波动，整体有减小趋势，其中，2000至2018年间，其减小0.313，说明热岛强度有所减弱，城市夏季热环境有所改善。热力景观等级的高温斑块由市中心的新城区、莲湖区、碑林区聚集分布向四周各区分散转移明显。低温、高温热力景观斑块面积、数量百分比和平均斑块面积整体有不同程度的增加，其中，2000年至2018年，低温斑块面积、数量百分比和斑块平均面积分别增加8.96%、2.75%和27.97hm2；超高温斑块面积、数量百分比和平均面积分别增加4.27%、5.00%、6.54hm2；4个时期之间，热力景观动态度最高为低温斑块，平均值为64.00%，最低为中温斑块（含次中温、中温等级）平均值为30.92%，说明低温斑块的大小及其空间分布有着最为剧烈的变化。引起这些变化的主要原因是主城区向外扩展和建设，导致不透水面增加的结果。 （2）采用地理探测器模型能够定量揭示研究区热环境效应驱动因子的影响程度和交互作用。结果表明，西安主城区热环境空间分布呈现高度的空间异质性，并且具有多热点和冷点特征。建筑物、植被、道路、水体和人口因素影响热环境效应的贡献值分别为0.7593、0.6356、0.4619、0.1239和0.0352；在多驱动因子交互作用下，除了建筑物、植被与其它因子之间存较强的交互影响外，道路和人口交互作用对热环境分布也有明显影响，贡献值达0.4738。 （3）基于GF-1卫星遥感数据，采用面向对象的决策树分类方法提取西安主城区绿地信息（精度为95.82%），结果显示，主城区绿地覆盖面积为17317.97hm2；主城区6个行政区中，绿化覆盖率由大到小的顺序是灞桥区＞未央区＞雁塔区＞新城区＞莲湖区＞碑林区；绿地水平空间分布不均匀，有聚集性特征，灞桥区的东部和东南部的山区是绿地分布最密的区域；市中心区域绿地斑块破碎化严重，不同绿地类型中区域绿地和附属绿地覆盖面积最大，二者面积之和占76.8%。 （4）利用双变量局部Moran’sI指数探究城市绿地系统的三个植被规模指标（NDVI、植被覆盖度和三维绿量）与地表温度之间的空间相关性，结果表明，植被规模指标与地表温度之间有显著的空间负相关关系，且各植被规模指标与地表温度的空间分布模式有较高的一致性。进一步统计分析表明，每增加10%的区域绿地的NDVI、植被覆盖度和三维绿量，其地表温度下降1.13℃、0.69℃和0.73℃；每增加10%的公园绿地的NDVI、植被覆盖度和三维绿量，其地表温度下降0.83℃、0.55℃和0.64℃。 （5）在西安市主城区选择的32块城市绿地中，其内部地表温度与其面积、NDVI呈极显著负相关（P＜0.01），与周长呈显著负相关（P＜0.05），并用对数模型可以较好地拟合。对绿地斑块周边热环境影响分析表明，主城区绿地斑块降温作用最大距离Lmax的平均值在200-250m之间，降温作用Lmax主要分布在150-300m之间。城市绿地最大降温距离与斑块面积、周长和NDVI呈正相关关系（P＜0.05），与形状指数相关性不显著。城市绿地降温作用随距离的梯度变化类型呈现急降型、缓降型和均匀型，其原因与空间位置、周边环境有关。所有选择的绿地斑块中，降温幅度最大可达3.10℃，降温幅度最小达0.46℃，平均降温幅度为1.32℃。同时，发现降温幅度与斑块面积、周长和NDVI呈正相关关系（P＜0.01），与斑块形状指数呈正相关关系（P＜0.05）。斑块面积对城市绿地的降温范围和降温幅度的影响最大。 （6）通过对研究区15个公园绿地降温效应分析，结果表明，当公园绿地面积大于1.5hm2时，公园绿地面积对地表温度降温幅度显著增强；以公园绿地斑块边界为起点，在390m范围内，其对周边热环境的影响作用与距离有关，并且呈现一定的规律，其降温作用梯度变化规律有两种曲线类型，即急降型和缓降型。城市公园绿地斑块降温范围在60m-240m之间，降温幅度与公园绿地斑块面积和形状指数相关性显著。 （7）西安市主城区在8km×8km的空间尺度下，不同城市绿地景观格局指数对地表温度的缓解作用效果最佳；如果在此尺度下，增大最大斑块指数（LPI）和景观形状指数（LSI）、聚集度指数（AI），对地表温度的缓解作用更加明显。建议在城市主城区绿地规划和建设中，考虑将8km×8km空间尺度作为管理单元，有利于发挥绿地缓解热环境效应的最大作用。
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