基于GIS和RS的郑州市土地利用/覆盖变化与热岛效应关系研究

来源 :华北水利水电学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jason19829413
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土地利用变化效应研究已成为全球化的热点问题。当前,城市用地扩展是城市土地资源利用演变的主要导致性过程,也是地区生态平衡环境演化的关键构成部分。城市土地利用/覆盖变化变化是人类生存和生产活动最容易受影响的明显区域,城镇社会经济极速发展和盲目的土地资源的利用,不但导致土地资源的破坏和极大浪费,另外导致严重的环境污染和生态平衡失调问题。当前,在城市土地利用/覆盖变化效应方面的探讨,最普遍研究的有城市土地利用/覆盖变化的水域质量环境效应,大气质量环境效应,土壤质量效应,生物物质代谢效应和粮食生产安全的影响以及对生物多样性的影响对等几个方面。   郑州市往年和当前的生态平衡环境情况不太理想,有一定程度的生态环境破坏或管理不足问题,这些环境,生态问题越来越对经济发展的带来威胁,最突出的问题在郑州市区生态平衡系统的稳定性结构薄弱性状况出现,如市区的环境污染,市区或山区地区水土的流失和广大性的洪涝灾害等急待解决的问题。   本论文使用遥感技术(RS)和地理信息系(GIS)技术处理和分析郑州市热岛效应的评价,监测和分析过程中数据的收集或获取和监测并分析原理问题,在遥感软件的辅助下对原始的遥感影像进行图像镶嵌、规格修理裁剪、精确地几何结构校正等三个步骤,获取了研究区域的处理数据。结果表明:城市土地利用时空演变以耕地,林地向建设用地、水域转移导致面积快速下降与建设用地不断侵吞耕地为主要特征,高温区中建设用地面积比例最大,建设用地与水域的平均温度分别达最高与最低;地表温度空间格局表现为各温度区呈不同形状的带状分布,温度呈下降趋势;建设用地加剧了城市热效应,而水域则缓解了城市热效,不透水性与地表温度的反演结果呈较强的正相关性。因此,研究结论对于热岛效应研究,改善人居环境具有科学意义和应用价值。   根据对八张处理过的遥感影像专题图分析,本论文得出以下结论,即:   (1)根据研究区域土地利用/覆盖分布图中可以看出,从郑州市总体上看,郑州地区从1989年到2010年的土地利用/土地覆盖变化状况,郑州市土地利用最突出的趋势就是未使用和未利用区域的逐渐减少,从1989年71Km2减少到2010年的38.43Km2,植被因素也有不同程度的波动变化,呈现出持续减少的趋势,这主要与当地政府的退耕还林还牧有关系。交通用地,建设用地,居民地也都显著增加,居民地由1989年84.7 Km2增加到2010年150.81Km2,水域十几年来变化不大,1989年由93.12 Km2,2010年96.32 Km2。   (2)根据植被覆盖分布图中可以看出,郑州市总体上看,植被总体上分布在研究区的西南部,而市区范围内植被指数值底。导致这一问题的原因主要是从两个方面分析:第一是人为生存活动因素。城市经济发达比较快,人口也密集在某个特定区域,所以人类生产活动过程中对植物无意识的破坏比其他区域要多,第二是自然环境因素,郑州市土壤土质比较不好,植物覆盖度有所降低。对郑州市1989年~2010年的期间土地利用/覆盖动态时空的逐步变化和趋势进行了评价和分析,研究结果证明:①研究区东北部区域明显植被面积减少,研究区西边其他用地和黄河沿岸流域研究部分土地利用/覆盖变化及类型有明显的变化,特别是东部研究地区土地利用/覆盖变化有比较突出的变化现状。②其他用地和裸地面积明显增加,增加557.5 km2,是增加比较明显区域之一;植被覆盖地面积增加了296.7 km2,城市植被覆盖地区域的面积20 a来减少了249.1 km2;城市居民建筑用地的面积有大幅度的扩展和上升情况,是扩展和发展速度最快的土地类型之一,年变化率高达49.1%;林地,水田等土地的面积大幅度缩小。③未利用地和裸地区域建立了有效的控制方案,植被面积的有所增加,改进了研究区的自然生态环境,尽量减少人为活动,实行有效的管理方法以建立良好的自然生态环境。   (3)从热岛效应等级分布图中可以看出,①城市中水域的地面热辐射最低,郑州市水域的辐射指数为1.17;②城市绿地的地面热辐射较低,郑州市绿地热辐射指数为1.21;③城市建筑容易对地面热辐射的影响较大,在郑州市内,建筑容积率1.3,是影响地面热辐射的一个阈值,建筑容积率<1.3时,地面热辐射指数为1.22,建筑容积率>1.3时,地面热辐射指数为1.25。④郑州市土地利用/覆盖变化所导致的地面热效应现象特别明显。城市土地利用/覆盖变化造成市区范围有所扩展,人口的稠密聚集和城市化步伐的加快使城市土地利用/覆盖变化导致各研究区域陆地表面温度的动态空间格局产生不同的地带性和非地带性分布。⑤研究结果表明城市建筑物物理密度等复合要素在一定程度上造成城市热效应现象,因此研究和管理对郑州市城市热效应演化,对改善郑州市居民生活自然环境具有生产价值和科学意义。
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