摘要
本研究以太原市中心城区为研究对象，以2018年Landsat8OLI/TIRS影像为数据源反演研究区地表温度，运用空间自相关分析等方法对研究区夏季热环境状况及空间分布特征进行了分析；运用地理加权回归分析方法探索了城市下垫面类型及格局特征对城市热环境的驱动机制；剖析了研究区公园景观特征和绿地三维绿量对冷岛效应的驱动力；并通过CA-Markov模型预测了太原市未来热环境发展趋势，从城市规划角度提出缓解热岛效应的优化建议。 获得以下主要结论： 1.利用Moran''sⅠ指数、GetisOrdGi*方法分析了太原市中心城区热环境的空间分布格局特征，城市热环境表现出明显的空间聚集现象，高温区域有片状分布和点状散布两种形式，高温中心主要集中在重工业区、商业区和人口密集区域，低温则与水系、绿地相对应。伴随着空间权重距离的减小，Moran’sⅠ指数从0.8635逐渐降到0.2097，LST分布的聚集性随距离阈值增加而减弱。LocalMoran’aⅠ局部空间自相关分析结果可以判定研究区热岛和冷岛的位置和范围，在400m×400m的空间尺度上判识效果最佳。GetisOrdGi*分析结果表明研究区99%显著性的冷点区面积为48.32km2，占总面积的12.24%；99%显著性的热点区面积为43.84km2，占总面积的11.11%。 2.采用地理加权回归和最小二乘模型分析城市土地覆盖类型及格局特征对城市地表温度的驱动机制，可知研究区土地覆盖比例显著影响城市地表温度，人工表面和裸地的平均温度较高，草地和耕地次之，林地和水域较低。林地和水域比例与LST显著负相关，人工表面、裸地、草地的比例与LST显著正相关，地表温度对建筑和建筑阴影非常敏感。 GWR拟合结果表征了土地覆盖类型和城市热环境的空间异质性特征：水域的降温影响由北到南越来越强；林地的降温作用从北到南逐渐降低；人工表面和裸地的影响在南部强于北部；草地则相反。 人工表面LPI、ED和AREA_MN以及林地ENN_MN等景观指数与LST显著正相关，林地LPI、ED、AREA_MN和人工表面ENN_MN指数与LST显著负相关。城市不同区域和部位对于这些景观指数的响应表现各有不同，研究结果可以有助于确定具体位置的LST主要驱动因素以便于采取有效的建设措施。 3.采用景观格局指数和回归分析方法从公园景观特征、公园景观构成及景观配置的不同层面来分析城市公园冷岛效应的影响因素，结果可知：研究区公园斑块面积、周长与冷岛强度PCI正相关，公园面积和周长在达到5.316hm2和1164.04m之后，冷岛效应逐渐减弱。公园中的林地、水域的面积、占比和公园冷岛强度显著正相关；人工表面比例与冷岛强度线性负相关。公园中各类要素斑块形状指数均与冷岛强度显著正相关。对公园各类要素的COHESION、DIVISION、MESH、SPLIT及SHEI、SHDI等景观指数与冷岛强度的拟合结果表明了公园中的水体、林地等景观类型越丰富，破碎化程度越高，分布越均匀，冷岛效应越强；研究区适合建设面积小于5.3hm2的外形简单而内部各要素形状多变、破碎化程度高的公园。 4.太原市城区核心区域LVV很低，公园、绿地及城区边缘则较高。单位面积三维绿量最大值为4.49m3/m2，研究区绿量水平多集中2m3/m2以上。LVV与LST显著负相关，城市植被的LVV越大就降温效果越强。绿地LVV与其降温范围、降温幅度、降温梯度均为指数函数关系。 5.基于研究结果设计适宜性评价指标体系、制作适应性图集，采用CA-Markov模型，对太原市中心城区2030年的热环境空间格局进行了模拟预测及分析，整体模拟精度为77.98%。按照现有的热岛效应发展规律，2030年研究区城市热岛效应进一步加剧，高温等级区占比进一步增加，极高温和极低温会向平均温度靠拢。未来城市热岛重心逐渐向东北方向偏移。 6.本研究以改善城市热环境质量为导向，各项研究基础上提出了优化城市土地覆盖布局结构和绿地格局配置方面的建议，对城市规划和绿地规划设计提供了参考。
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