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城市热岛效应是世界范围内普遍存在的城市气候现象,在中纬度的夏季其危害及伴生效应影响众多。如何缓解城市热岛效应所带来的危害是国内外学者和政府部门关心的特点问题之一。探究和评价景观格局对城市热岛效应的影响可为城市(镇)规划提供理论基础,也为缓解城市热岛效应提供客观可行的方法参考。 本文以北京五环内城市核心区作为研究区,以2002年Quickbird和2012年IKONOS高分辨遥感影像数据作为景观分类数据。首先通过非监督和决策树相结合的分类方法,以二维角度对待研究区城市景观,将其分成4个土地覆盖类型:即水体、植被、裸土和建设用地,并将局部区域的数据通过人工目视解译分成15个小类,以此作为景观格局分析的基础数据;其次,以Landsat5和7的TM/ETM+数据反演地表温度,作为地表热岛分析的基础数据;最后,采用传统景观格局指数分析研究区景观格局对城市地表热岛的影响,评价两者关联分析的干扰因子,并引入改建的源汇景观空间负荷比指数(LWLI)来指示城市热岛效应。 本研究比较系统地评价了景观格局对地表热岛的影响大小及其干扰因子,为景观格局与城市热岛分析提供了指数挑选、尺度选择、粒度选择等方面的方法参考,为格局分析方法提供了新的思路,也为城市规划提供了一些科学依据。研究得到如下结论: (1)景观格局分析显示:2002年至2012年北京市五环内地区建设用地增加了近12%,主要由裸土地(耕地)转变而来,植被减少了3%,水体几无变化;地表热岛分析显示:2002年北京市五环内夏季(7月)热岛区域总面积和最大面积均大于2002年其他时相,年际热岛区域对比显示,5个年份内2002年夏季的热岛区域总面积和最大面积也大于2009年夏季,2009年夏季的热岛区域总面积、最大面积又大于2007年、2011年及2012年夏季。 (2)从二维景观(土地覆盖)的角度上看,热岛区域下方的景观格局主要受建设用地主导。在北京城市核心区,建设用地所占比例达到或超过84%时,这个区域在夏季会形成高于整个研究地区高达8°的热岛区。 (3)景观水平的格局指数与热岛及地表温度的相关性受建设用地组成百分比的影响十分明显;类型水平的景观格局组成和配置对景观单元的平均温度和中心温度均有影响,其中类型组成的影响最大。 (4)夏季,建设用地格局对夏季景观中心温度的解释度最高达58%,其中,其组成(PLAND)解释度一般在53%左右,而配置的解释度约5%左右;建设用地格局对夏季景观平均温度的解释度最高达79%,其中其组成(PLAND)解释度一般在73%左右,而配置的解释度约在6%左右。 (5)景观格局对地表温度的解释度随景观格局分析方法、景观分类数据、温度时相的不同而不同。在建设用地格局与景观分析单元平均温度或中心的温度的回归分析中,圆形分析单元较方形分析单元回归系数高,小尺度分析单元较大尺度分析单元回归系数高;分类数据的分类精度越高,越有利于景观格局对地表温度的解释,分类数据的粒度越小越有利于景观格局对地表温度的解释;另外,格局指数对不同时相(或称季节)的温度的解释度不同,夏季最高,春秋季较低。 (6)改建的景观空间负荷比指数——位置加权的景观指数LWLI,集成了景观组成和配置于一体,对景观中心温度具有较好的指示作用。