基于Landsat8遙感影像的蘭州市城市熱島特征研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟實力的不斷增強，加快了城市化進程，快速的城市化進程使得人們的生活水平不斷提高，同時也帶了一系列的城市生態(tài)問題，城市熱島是其中最為嚴重的城市生態(tài)問題。如何緩解城市熱島所帶來的嚴重的城市生態(tài)問題已經(jīng)成為學術界和各國政府亟待解決的一大難題，城市熱島效應的研究也已成一個熱點話題，其作為城市小氣候的一個重要的影響因素，認知其形成過程、空間特征和時空變化等不僅有助于人們進一步了解局部城市小氣候，有助于探究出緩解城市熱島效應的措施，為未來

2、的城市規(guī)劃提供不可或缺的參考價值。
　　蘭州市作為典型的河谷型城市，其特殊的河谷型陷落盆地特征使得蘭州市邊界層結構及地表熱輻射能量平衡較其他平原城市有很大的不同，其又是一個重工業(yè)污染的城市，特殊的產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程，導致了不合理的產(chǎn)業(yè)結構布局，產(chǎn)業(yè)空間和城市規(guī)劃還未能實現(xiàn)良性的互動，從而使得蘭州市城市生態(tài)問題較為嚴重，故對于蘭州市城市熱島效應的研究，有助于提出有效的城市生態(tài)問題治理措施，改善市民日常的生活環(huán)境具有不可估量的價值，對蘭州市

3、科學合理的產(chǎn)業(yè)布局和城市規(guī)劃具有重要的參考價值。鑒于此，本文以蘭州市主城區(qū)為研究對象，借助遙感、地理信息空間分析和景觀生態(tài)學等方法，研究了蘭州市1994-2015年的城市熱島演變特征，定量分析了地表溫度與城市下點面層部分地表指數(shù)之間的關系，并在Landsat8遙感數(shù)據(jù)的基礎上研究了蘭州市城市熱島的季節(jié)性空間分布特征，取得了以下研究結論:
　　(1)蘭州市熱島面積主要以次級熱島為主，而擴展速率最快的為強熱島，熱島的擴展方向與城鎮(zhèn)用地

4、延伸方向一致;熱島演變過程為強熱島→熱島→正常區(qū)→綠島→冷島，其逆過程則是向相反方向逐級演變，越級轉變的可能性相對較小，強熱島對于城市下墊面的變化最為敏感。城市熱島效應與土壤濕度指數(shù)(NDMI)、增強型水體指數(shù)(EWI)、土壤亮度指數(shù)(NDSI)呈正相關，與修改后的土壤調(diào)節(jié)植被指數(shù)(MSAVI)呈負相關。
　　(2)蘭州市城市熱島效應強弱按季節(jié)變化的順序是春季＞夏季＞冬季＞秋季，其中夏季城市下墊面層熱場分布最為復雜;除冬季以外，其

5、他三個季節(jié)的城市熱島分布狀況都呈現(xiàn)出以黃河為低溫帶著的特征，說明在這三個季節(jié)黃河的低溫帶是影響河谷內(nèi)熱環(huán)境分布的一個重要因子。借鑒景觀生態(tài)學中轉移概率矩陣法對河谷內(nèi)四季各個熱力景觀的轉移特征近行分析，發(fā)現(xiàn)各季節(jié)最為穩(wěn)定的熱力斑塊為正常區(qū)，但一旦發(fā)生改變，其轉變?yōu)闊釐u的可能性要大于向冷島和綠島的轉變，次熱島和強熱島到在四季變換中呈現(xiàn)出春季到夏季減弱，夏季到秋季減弱，秋季到冬季增強。
　　(3)地表溫度的空間分布特征與下墊面層的結構密

6、切相關，下墊面層覆蓋類型越復雜，地表溫度剖面線跌巖起伏的程度越大，地表溫度越不均勻，城市熱島強度也越大。小西湖、植物園等植被覆蓋度較高的地方均出現(xiàn)不同程度的低溫區(qū)，提高城市植被的綠化率可以有效減緩城市熱島效應，另外，在金港城這樣的住宅區(qū)也出現(xiàn)了低溫區(qū)，說明合理的規(guī)劃布局也能從一定程度上緩解城市熱島效應。
　　(4)蘭州市城市擴張較為顯著，其主要的擴張方向是由城關區(qū)逐步向西固區(qū)、安寧區(qū)延伸，呈現(xiàn)出自西向東的擴張趨勢，1994年到20

7、04年，城鎮(zhèn)用地城關區(qū)向雁灘擴展，其主延伸范圍主要是以城關區(qū)為主，呈零星分布式擴張，而從2004年到2015年，其主要向七里河區(qū)、安寧區(qū)高新開發(fā)區(qū)和西固區(qū)方向擴展，擴展方式呈大面積連片擴張。不同年份的不同熱島的空間分布特征都與其相應的城鎮(zhèn)用地分布特征基本一致，城市熱島分布特征的擴展與城鎮(zhèn)用地的延伸方向相同，這主要是由于城鎮(zhèn)用地的改變，使得原有的自然表面被大量的人工表面所替代，導致城市熱島效應增強，說明城市下墊面結構的特性對城市熱島起決定