【摘要】： 受城市化和工業(yè)化的影響,城市熱島是21世紀(jì)人類城市面臨的主要環(huán)境問題之一,城市綠地是緩解熱島的重要因素。而城市熱島效應(yīng)不僅受城市綠地中的植被數(shù)量的影響,而且受綠地空間布局的影響。對(duì)城市綠地緩解熱島的空間特征進(jìn)行研究,不僅具有探索未知的科學(xué)意義,而且在科學(xué)規(guī)劃城市綠地系統(tǒng)、充分發(fā)揮城市綠地?zé)岘h(huán)境效應(yīng)和集約利用土地方面具有重要的實(shí)踐指導(dǎo)意義。本論文系統(tǒng)性地將遙感、地理信息系統(tǒng)、景觀生態(tài)學(xué)和地理圖像信息模型等方法綜合應(yīng)用于城市綠地與熱島的關(guān)系研究中,完成的主要工作和取得的主要結(jié)論如下： (1)以青島和成都兩市為研究對(duì)象,研究了兩市的熱島強(qiáng)度和植被蓋度空間分布特點(diǎn),同時(shí)給出了分析城市熱島細(xì)部特征的方法。結(jié)果顯示：熱島強(qiáng)度與植被蓋度在空間上存在顯著負(fù)相關(guān)性,同時(shí)熱島強(qiáng)度除受綠地中植被數(shù)量的影響外,還受綠地空間特征,綠地斑塊周邊環(huán)境等因素的綜合影響。 (2)定量研究了斑塊層面綠地緩解熱島的空間規(guī)律。 a)提出了基于對(duì)綠地斑塊周邊等溫線分布規(guī)律分析的研究方法,該方法可合理確定綠地斑塊對(duì)周邊環(huán)境溫度的影響范圍和降溫程度。 b)綠地斑塊特征與其內(nèi)部溫度的關(guān)系研究結(jié)果表明：綠地內(nèi)部溫度與其植被蓋度呈顯著的負(fù)相關(guān)性,而與綠地面積、周長(zhǎng)和形狀指數(shù)等空間特征無顯著相關(guān)性。故降低綠地內(nèi)部溫度的主要途徑是增加綠地的植被覆蓋程度和綠量。 c)綠地斑塊對(duì)周邊溫度的影響范圍隨綠地的面積、周長(zhǎng)和形狀指數(shù)的增大而增大,其中周長(zhǎng)對(duì)影響范圍的影響最大,面積次之。當(dāng)綠地面積為1.5公頃左右時(shí)的影響范圍效率最大。 d)綠地對(duì)周邊環(huán)境的降溫程度隨綠地斑塊的植被蓋度、面積、周長(zhǎng)和形狀指數(shù)的增大而增大,其中綠地面積和周長(zhǎng)的影響最大,而綠地面積為1.68公頃左右時(shí)的降溫程度效率最大。提出了綠地斑塊降溫地理圖像信息模型,該模型對(duì)綠地的降溫程度有可靠的預(yù)測(cè)結(jié)果。 e)在綠地斑塊的規(guī)劃設(shè)計(jì)中,為使綠地斑塊對(duì)周邊環(huán)境溫度的影響范圍和程度的效率達(dá)到最大和最優(yōu)化,應(yīng)使綠地斑塊的面積接近于1.5-1.68公頃,同時(shí)應(yīng)盡量增大其周長(zhǎng),使綠地邊界盡量復(fù)雜。提高綠地中植被覆蓋率可對(duì)降溫程度起到積極作用。 (3)定量研究了熱島強(qiáng)度與綠地空間特征關(guān)系。 a)通過引入局部Gi*指數(shù)對(duì)地表溫度的空間集聚度進(jìn)行了分析,并對(duì)分析結(jié)果采用計(jì)算局部Gi*指數(shù)之斜率變點(diǎn)的方法確定了成都2000年熱島范圍、次熱島中心和熱島中心的空間分布、大小及規(guī)模。該方法可進(jìn)一步推廣應(yīng)用到其它研究區(qū)。 b)在對(duì)景觀聚集度指標(biāo)AI存在的問題深入分析的基礎(chǔ)上,提出了一種改進(jìn)的聚集度指標(biāo)AJ,計(jì)算結(jié)果顯示改進(jìn)后的聚集度指標(biāo)AJ能更好地反映景觀斑塊的集中或分散程度。 c)在街區(qū)(面積約1.3km2)和城區(qū)(面積約33.6km2)兩種尺度上定量研究了綠地斑塊密度指數(shù)、平均分維數(shù)和聚集度指數(shù)與熱島強(qiáng)度的關(guān)系,并提出相應(yīng)的綠地降溫地理圖像信息模型。結(jié)果顯示：在兩種尺度上,熱島強(qiáng)度與綠地的平均分維數(shù)為負(fù)相關(guān)關(guān)系,與綠地斑塊密度呈正相關(guān)關(guān)系；而綠地的聚集度指數(shù)與熱島強(qiáng)度在街區(qū)尺度上為正相關(guān)關(guān)系,在城區(qū)尺度上則為負(fù)相關(guān)關(guān)系。兩種尺度下的綠地降溫地理圖像信息模型均可很好地預(yù)測(cè)綠地的降溫效果。因此,在規(guī)劃綠地系統(tǒng)工作中,在努力提高綠地覆蓋率和三維綠量的同時(shí),應(yīng)遵循形狀復(fù)雜和個(gè)數(shù)多的原則,而在街區(qū)尺度和城區(qū)尺度上應(yīng)分別體現(xiàn)綠地集中和分散原則。 (4)初步假設(shè)了綠地緩解熱島的空間特征之機(jī)理 a)研究了綠地對(duì)太陽(yáng)輻射的削減機(jī)理,假設(shè)了綠地降溫?zé)彷椛淠Ｐ?基于綠地削減熱輻射功能的降溫模型),該模型可從理論層面解釋不同植物的降溫效果不同的現(xiàn)象。 b)在前人研究的基礎(chǔ)上,探討了綠地蒸騰降溫機(jī)理和影響因素,假設(shè)了綠地蒸騰降溫模型,該模型可從理論層面解釋植物在不同時(shí)刻降溫能力不同的現(xiàn)象。 c)通過理論分析得到綠地面積與其對(duì)周邊環(huán)境溫度影響范圍之間的關(guān)系模型、綠地面積與其對(duì)周邊環(huán)境降溫程度之間的關(guān)系模型,這些模型可對(duì)第4章的相關(guān)結(jié)論從理論層面給與解釋,并初步驗(yàn)證了以上模型的合理性。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TU985;X16

【引證文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2777436