【摘要】：城市化是區(qū)域氣候和生態(tài)環(huán)境發(fā)生改變的根源和背景，它導(dǎo)致了諸如大氣污染、生態(tài)失衡、城市熱環(huán)境異常等一系列環(huán)境與生態(tài)問題。其中以城市熱環(huán)境問題尤為突出，它將成為今后城市可持續(xù)發(fā)展和人居環(huán)境質(zhì)量改善的嚴(yán)重阻礙。針對上述問題，本文以西部中等城市—四川省綿陽市為典型案例，在GIS技術(shù)的支持下，以多源遙感影像為主要數(shù)據(jù)源，揭示綿陽年際、季節(jié)和晝夜不同時(shí)間尺度上城市熱環(huán)境的時(shí)空演變規(guī)律，定量分析不同城市景觀的熱環(huán)境效應(yīng)。論文的主要研究內(nèi)容和取得的主要研究成果如下： （1）完成地表溫度反演模型的評述與選擇，為熱環(huán)境的分析奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。 地表溫度是表征城市熱環(huán)境狀況的有效指標(biāo)，其反演精度的好壞將直接決定后續(xù)分析成果的可靠性。對比分析AVHRR和TM/ETM+遙感數(shù)據(jù)地表溫度反演的主流模型，分別選擇劈窗算法和基于影像的算法完成AVHRR和TM/ETM+數(shù)據(jù)的地表溫度反演工作。 （2）聯(lián)合Landsat TM/ETM+與NOAA/AVHRR遙感數(shù)據(jù)，揭示綿陽城市熱環(huán)境年際、季節(jié)及晝夜演化特征。 ①以TM/ETM+遙感影像為數(shù)據(jù)源，借鑒景觀生態(tài)學(xué)理論，運(yùn)用均值標(biāo)準(zhǔn)差法將熱力景觀劃分為5類。然后選擇景觀格局指數(shù)對各景觀斑塊的年際變化(1988~2011年)和季節(jié)變化進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。景觀破碎度等4個(gè)指數(shù)均反映出在1988~2001年間，熱力景觀破壞程度最大，在2001~2011年間熱力景觀破壞程度有所緩和；另外，春、秋和冬三個(gè)季節(jié)中熱力景觀破壞程度由大到小的順序依次為秋季、冬季和春季。 ②運(yùn)用重心理論構(gòu)建重心轉(zhuǎn)移距離和轉(zhuǎn)移角度模型，研究城市重心及熱力重心的演變特征。結(jié)果表明：在年際變化中二者表現(xiàn)出極強(qiáng)的相關(guān)性，23年間城市重心的轉(zhuǎn)移方向依次為：北偏西方向→南偏西方向→南偏東方向；高溫斑塊重心的轉(zhuǎn)移方向依次為：北偏西方向→正西方向→南偏東方向，次高溫斑塊重心的轉(zhuǎn)移方向依次為：北偏西方向→南偏西方向→南偏西方向。由此說明，城市擴(kuò)展是城市熱環(huán)境空間變化的主要驅(qū)動(dòng)力。熱力重心在春、秋、冬三個(gè)季節(jié)演變規(guī)律如下：高溫斑塊為北偏東方向→南偏東方向，次高溫斑塊為正西方向→南偏西方向。 ③運(yùn)用城鄉(xiāng)平均溫度對比法和熱島面積指數(shù)法計(jì)算出四個(gè)年度(1988年、2001年、2007年和2011年)5月份城市熱島強(qiáng)度值分別為3.65℃、1.77℃、1.07℃和0.55℃，表明23年間綿陽市5月份熱島效應(yīng)呈現(xiàn)減弱的趨勢；計(jì)算春、秋、冬三個(gè)季節(jié)熱島強(qiáng)度值分別為1.77℃、0.78℃和0.94℃，表明在所選時(shí)段內(nèi)綿陽市春季熱島效應(yīng)最強(qiáng)，冬季次之，秋季最弱。 ④沿W-E方向和N-S方向做剖面分析發(fā)現(xiàn)，地表溫度與城市下墊面性質(zhì)、人口密度和城市功能分區(qū)密切相關(guān)。水體和綠地均對應(yīng)相對較低的溫度值。 ⑤以AVHRR影像為數(shù)據(jù)源，借鑒景觀生態(tài)學(xué)理論，運(yùn)用密度分割法將綿陽熱力景觀劃分為8類。分析城市熱場和熱島強(qiáng)度的晝夜演變特征，結(jié)果表明：上午、正午和下午均存在多個(gè)強(qiáng)熱中心，分別位于永興鎮(zhèn)、高新區(qū)、涪城老區(qū)或經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)；傍晚、夜間和凌晨僅有的一個(gè)強(qiáng)熱中心出現(xiàn)在涪城老區(qū)，強(qiáng)熱中心面積大小不一。由于水體的熱慣量較大，白天涪江和安昌河升溫較慢，對強(qiáng)熱中心起分割作用；晚上兩條河流降溫較慢，促使熱中心連接成為一個(gè)整體。熱島強(qiáng)度方面：夜間的熱島強(qiáng)度大于白天，并且一天內(nèi)熱島強(qiáng)度值變化從大到小的順序依次是凌晨、夜間、傍晚、下午和上午。 （3）河流廊道、城市綠地和城市公園三種典型城市景觀的熱環(huán)境效應(yīng)研究。 分析了河流廊道景觀、城市綠地景觀和城市公園景觀的熱環(huán)境效應(yīng)�？傮w而言，三者均存在明顯的降溫作用，但降溫效果差異較大。其中河流對周圍環(huán)境降溫效果最明顯。對地溫和NDVI做剖面分析發(fā)現(xiàn)，除水體外二者呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。對各景觀類型斑塊的平均溫度統(tǒng)計(jì)結(jié)果為：林地的溫度最低，道路的溫度最高；城市綠地的降溫效果與綠地斑塊的面積、周長、形狀指數(shù)成正比。通過對斑塊面積和平均溫差回歸分析發(fā)現(xiàn)，綠地斑塊面積為2hm2左右時(shí)降溫效果最佳。在面積不變的前提下，形狀越復(fù)雜降溫效果越明顯；城市公園景觀的降溫效果不但與公園斑塊的面積有關(guān)，與公園景觀類型組成亦存在較大相關(guān)性，喬木、灌木和人工草坪等級配合理的城市公園景觀降溫效果好。 （4）城市熱環(huán)境演變的驅(qū)動(dòng)機(jī)制與對策探討。 將城市熱環(huán)境演變的成因歸結(jié)于下墊面性質(zhì)改變、人為熱能的排放和大氣污染三個(gè)方面。因此，改善城市熱環(huán)境提高居民生活質(zhì)量，必須控制城市化速度，保護(hù)自然植被，倡導(dǎo)低碳生活，減少人為熱能和有污染的氣體的排放量。
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TP79;X16

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2727220