摘要
中国城市化进程不断加快，人们对美好生活的渴望日益增强，这就需要通过发展经济的方式来满足需求，其中以城市扩张为主导。然而，城市化带来了诸多城市环境问题，给人居生活带来负面影响，其中以城市热岛效应最为显著。尽管城市热岛不会像热带气旋等强烈天气那样直接造成重大的自然灾害，但会通过改变局地能量平衡、水循环过程等，使得城市地区气温升高，增加能耗，而能量消耗又加据热岛效应，由此可见，深入研究城市用地与城市气候之间的关系，探讨城市热环境优化措施对改善城市热环境具有重要价值。传统的热环境分类方案对局部地区的分析不够详细，缺乏一个定量标准来定义各个用地类别。为解决城市局部范围内城市形态与气候研究不足的现状，Stewart和Oke于2012年提出局地气候分区（LCZ）理论，解决了大尺度笼统地研究城市热岛问题的难点，以更细的分类尺度来进行城市热岛研究。本文以将局地气候分区理论应用于广州市主城区为例，旨在验证该理论的可行性，分析研究区城市热岛现状以及地表因子对城市热岛的影响能力。 首先，本文通过GoogleEarthPro高分辨率卫星影像采集分类训练样本，利用SAGA-GIS软件，基于随机森林分类方法进行LCZ分类。分类结果表明主城区各个用地类型分布情况，其中建成景观占总体59.55%，自然景观占40.45%。建成景观主要分布在中心城区，以开阔高层建筑（LCZ4）为主，自然景观主要分布于北部山区及南部分散地区，以密集树林（LCZA）为主。本文还对10种建成景观类型特征进行了介绍。 第二，收集2018-2022年4个季节共12副Landsat8遥感影像，反演地表温度，计算热岛强度（UHI）并进行分级，通过空间自相关分析以及热点分析研究整体热岛聚类情况，并利用热贡献指数计算高热岛类别的贡献度；根据LCZ分类结果，对17种LCZ类别的热环境特征进行探讨。结果表明，城市热岛严重区域主要位于城中村与工业区，冷岛主要分布在山区、湿地公园及农用地等。热岛在研究区呈现聚集模式，其中LCZ2、3、8、10对高热岛区域的贡献最大；夏季热点聚类更容易发生聚类，冬季冷点更容易聚类。各LCZ类别的热岛强度存在明显差异，特别是建成景观，随着密度、高度的不同而不同。 第三，通过计算Albedo、NDBI、NDVI三种地表因子对研究区及各LCZ类别UHI进行拟合分析。结果显示：①UHI与Albedo、NDBI呈正相关，与NDVI呈负相关，但该趋势在UHI高值与低值处出现回拐。②在建成景观中，工业厂房（LCZ10）Albedo对UHI影响最小，零散低层（LCZ9）在春夏季对UHI影响最大；大型低层建筑（LCZ8）NDBI对UHI增温效果最强；密度中层建筑（LCZ2）、大型低层建筑（LCZ8）与工业厂房（LCZ10）对UHI抑制作用最大。③不同密度与高度的建成景观三种因子对UHI驱动能力不同。 最后，基于LCZ类型形态、热环境特征及因子相关性规律，本文建议应从LCZ类型、季节差异入手进行针对性优化。
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