城市景觀格局與城市熱島效應(yīng)的多尺度分析——以成都市中心城區(qū)為例.pdf

1、本文基于ETM遙感影像，對(duì)成都市中心城區(qū)(繞成高速以內(nèi)區(qū)域)地表溫度進(jìn)行遙感反演，應(yīng)用空間采樣的格局指數(shù)法對(duì)成都市城市景觀格局進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上對(duì)景觀格局與地表溫度的關(guān)系在不同尺度上進(jìn)行了定量研究。主要結(jié)果如下： (1)成都市中心城區(qū)存在明顯的熱島效應(yīng)，高溫區(qū)主要分布在城鎮(zhèn)居民地和大型工礦這兩個(gè)類型中，郊區(qū)自然地表類型溫度相對(duì)較低。各類型地表溫度像元水平平均值中，水體具有最小值(23.03℃)，工礦用地具有最大值(28.44

2、℃)；林地(25.41℃)與水田(25.68℃)和旱地(25.70℃)相比，平均溫度差異不大，降溫效果不明顯；城市綠地(26.17℃)與其他植被類型相比，地表溫度相對(duì)較高，但與城鎮(zhèn)居民地(27.57℃)和工礦用地(28.44℃)相比，仍然表現(xiàn)出明顯的降溫作用；農(nóng)村居民地(26.15℃)較城鎮(zhèn)居民地平均溫度低，而與城市綠地持平。 (2)斑塊水平NDVI與地表溫度之間存在明顯的線性關(guān)系，NDVI每升高0.1，地表溫度降低約1.23℃

3、，說明植被覆蓋度越大，地表溫度越低。但不同類型植被降溫效果存在差異，NDVI與地表溫度回歸方程的一次項(xiàng)系數(shù)說明，水田(-14.7287)、林地(-12.1667)、旱地(-11.1844)的降溫效果明顯大于城市綠地(-7.6548)。 (3)2002年成都市中心城區(qū)主要由居民地和耕地組成，二者面積比例達(dá)到70％，其中城鎮(zhèn)居民地比例最高，占整個(gè)景觀的31％。工礦用地具有最大的平均斑塊面積(MPS)，其次是城鎮(zhèn)居民地和水田，其他類型

4、相對(duì)較小。除道路具有最大的斑塊密度(PD)外，農(nóng)村居民地斑塊密度顯著大于城鎮(zhèn)居民地，旱地、林地、城市綠地、水體相對(duì)于建筑類用地具有較大的斑塊密度，說明由于連片式發(fā)展，城市內(nèi)部破碎化較低。 (4)空間采樣的格局指數(shù)分布圖中，各指數(shù)均表現(xiàn)出環(huán)帶狀的分布特征，這與成都市城市擴(kuò)展模式相似，表現(xiàn)出圈層式發(fā)展的特點(diǎn)。并且，斑塊密度、邊緣密度(ED)、平均斑塊面積和聚集度(CONTAG)的空間分布格局與城鎮(zhèn)居民地、工礦用地等代表城市景觀類型的

5、空間分布特征相似，在這些類型出現(xiàn)的地方，指數(shù)值也表現(xiàn)出與周邊顯著的差異，特別是在郊區(qū)主要公路出現(xiàn)的位置，說明成都市的城市發(fā)展易于在道路附近最先開展。 (5)成都市城市中心由斑塊密度、邊緣密度和平均斑塊面積所表現(xiàn)出的破碎化程度低于城市郊區(qū)。表現(xiàn)斑塊形狀復(fù)雜性的指數(shù)，平均斑塊形狀指數(shù)(MSI)和平均斑塊分維數(shù)(MFD)在城鄉(xiāng)梯度上變化不規(guī)則，但城市中心斑塊形狀最簡(jiǎn)單。最大斑塊指數(shù)(LPI)和分割度(DIVISION)能夠體現(xiàn)城鄉(xiāng)交錯(cuò)

6、帶這一特殊區(qū)域的格局特點(diǎn)，在該區(qū)域表現(xiàn)出相對(duì)較小的破碎度。Shannon多樣性指數(shù)(SHDI)在交錯(cuò)帶這一區(qū)間表現(xiàn)出高的多樣性，大體位于距城市中心4～10km處。 (6)1200m采樣尺度下，地表溫度在城---鄉(xiāng)梯度上總體呈線性下降趨勢(shì)，每1km降低約0.2℃，且熱島強(qiáng)度約為3.2℃；NDVI在城---鄉(xiāng)梯度上則具有更為明顯的線性上升趨勢(shì)，每1km上升約0.02。隨著尺度增大，熱島強(qiáng)度呈線性減小趨勢(shì)，而地表溫度與NDVI的相關(guān)關(guān)

7、系則以冪率形式增大。 (7)300m到3000m的不同尺度下，除平均斑塊形狀指數(shù)和平均斑塊分維數(shù)外，各指數(shù)在城鄉(xiāng)梯度上的變化趨勢(shì)基本保持一致，而平均斑塊形狀指數(shù)和平均斑塊分維數(shù)在不同尺度間梯度特征變化較大，表現(xiàn)為峰值出現(xiàn)在不同的梯度位置上。同樣，除平均斑塊形狀指數(shù)和平均斑塊分維數(shù)外，各指數(shù)在不同尺度下的半變異函數(shù)曲線特征也基本保持一致，只是曲線的變化速率有增大趨勢(shì)，即在相同的距離間隔內(nèi)指數(shù)的自相關(guān)性減小，變異性增大。這說明，隨著

8、尺度的增大，、小尺度下的變異被“模糊”，相鄰方格之間的變異增大，格局的總體特征被突出，指數(shù)所描述的格局特征沒有發(fā)生本質(zhì)變化。而平均斑塊形狀指數(shù)和平均斑塊分維數(shù)的半變異函數(shù)曲線說明在2400m尺度附近(或者更寬的尺度域內(nèi))可能存在一個(gè)使其格局發(fā)生改變的結(jié)構(gòu)性尺度。 (8)在城鄉(xiāng)梯度上表現(xiàn)為線性變化趨勢(shì)的指數(shù)與地表溫度和NDVI的相關(guān)性大于在城鄉(xiāng)梯度表現(xiàn)為非線性變化趨勢(shì)的指數(shù)。不同指數(shù)所對(duì)應(yīng)的相關(guān)性差異較大，面積在這一關(guān)系中具有比較