在快速城市化背景下,不透水面的不断增加是影响城市群生态环境恶化的重要因素。其中城市群不透水面空间结构的变化改变了地表热量分配情况,加剧了大区域热环境问题。粤港澳大湾区城市群是中国城市化最快的城市群之一,因此探讨粤港澳大湾区不透水面空间结构的时空变化对其地表热环境演变的影响,对于城市群的可持续发展提供了理论支持和重要的实践意义。本研究基于Landsat遥感影像和MODIS数据提取2000-2015年的不透水面信息和地表温度信息。采用各种地理空间方法分析不透水面空间结构的时空变化,包括基于缓冲区分析不透水面扩张模式与方向,基于密度梯度分析不透水面内部密度变化,基于景观指数分析不透水面景观斑块变化趋势。另外利用均值标准差法将地表温度分级分析城市群热环境的时空演变规律。最后,通过空间分析和相关性分析得到不透水面空间结构时空变化对其地表热环境的影响。本研究的主要结论为:(1)2000-2015年粤港澳大湾区不透水面面积从1697.293平方千米增加到9754.936平方千米,主要模式为从中心向周围的“外扩性”扩张、沿海湾交通要道“带状”扩张以及“填充式”扩张。其中不透水面的扩张存在阶段性差异,2000-2005年为第一个增长高峰期,扩张模式主要为快速向外辐射式扩张;2005-2015年为第二个增长高峰期,扩张模式转变为城市填充式扩张。主要扩张方向为东,东南和南。各年份距研究区中心15km范围内的不透水面占比最大。(2)从2000年到2015年,粤港澳大湾区不透水面内部密度显著提高,从城市群中心到边缘区域,不透水面密度从高到低分布。低密度区不透水面面积呈逐年下降趋势且各年份占比最大,而次中密度区、中密度区、次高密度区和高密度区的面积逐年增加,其中高密度区主要集中于城市群的中心区域及沿海交通要道上。另外,不透水面景观水平指数的变化反映不透水面斑块数量持续增加,碎片化加大,形状复杂度增加,聚合度下降。从景观类型指数的变化发现相比不透水面低密度区,高密度区的不透水面斑块数量更少,单位面积内斑块面积较大,形状规则且聚集度高,并且这种趋势逐年加强。(3)2000-2015年粤港澳大湾区地表温度(白天和夜间)呈上升趋势,在白天和夜间分别增加7.41°C和10.23°C。城市群中心区域为高温地区,且逐年扩大,地表温度随着距城市群中心的距离增加呈下降趋势,距研究区域中心的距离每增加15km,地表温度降低0.15°C。15km区域内的地表温度(白天和夜间)始终为各个年份的最高值。(4)2000-2015年随着粤港澳大湾区不透水面向外扩张,高温区域的面积也不断扩大,两者在空间具有高度一致性。其次不透水面不同的扩张模式造成城市群下垫面热性质的变化是引起地表温度上升的主导因素。另外,过去十五年里不透水面内部密度也不断增大,尤其是城市群中心区域。不透水面密度沿密度梯度与地表温度呈显著正相关,每个密度区的地表温度(白天和夜间)逐年上升,相邻密度等级的温差逐年递减。高密度区的地表温度变化更快,且高密度区的平均地表温度比低密度区高约2.85°C。不透水面的景观水平指数、斑块类型指数与地表温度有显著相关性。这提供了不透水面的内部景观组成和格局对粤港澳大湾区中地表温度有影响的证据。结果强调了不透水面的高密度区在升高地表温度方面的重要作用。高密度区中不透水面斑块较大且形状简单、聚集度高、连接紧密、碎片化低,这些斑块特征加剧了地表温度的上升。一般来说,城市群的中心作为不透水面高密度区,使得连续不透水面区域内的地表温度不断升高并辐射周围,从而影响了粤港澳大湾区的区域热环境。(5)特别的是,夜间的地表温度受到城市群地理环境特征的影响。尤其是研究区与海域相邻且种植大量水稻。地表温度与粤港澳大湾区不透水面的空间结构之间的相关性在白天强于夜间。