城市景觀格局與城市熱島效應的多尺度分析——以成都市中心城區為例.pdf

1、本文基于ETM遙感影像，對成都市中心城區(繞成高速以內區域)地表溫度進行遙感反演，應用空間采樣的格局指數法對成都市城市景觀格局進行分析，并在此基礎上對景觀格局與地表溫度的關系在不同尺度上進行了定量研究。主要結果如下： (1)成都市中心城區存在明顯的熱島效應，高溫區主要分布在城鎮居民地和大型工礦這兩個類型中，郊區自然地表類型溫度相對較低。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，地表溫度相對較高，但與城鎮居民地(27.57℃)和工礦用地(28.44℃)相比，仍然表現出明顯的降溫作用；農村居民地(26.15℃)較城鎮居民地平均溫度低，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系數說明，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年成都市中心城區主要由居民地和耕地組成，二者面積比例達到70％，其中城鎮居民地比例最高，占整個景觀的31％。工礦用地具有最大的平均斑塊面積(MPS)，其次是城鎮居民地和水田，其他類型

4、相對較小。除道路具有最大的斑塊密度(PD)外，農村居民地斑塊密度顯著大于城鎮居民地，旱地、林地、城市綠地、水體相對于建筑類用地具有較大的斑塊密度，說明由于連片式發展，城市內部破碎化較低。 (4)空間采樣的格局指數分布圖中，各指數均表現出環帶狀的分布特征，這與成都市城市擴展模式相似，表現出圈層式發展的特點。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，在這些類型出現的地方，指數值也表現出與周邊顯著的差異，特別是在郊區主要公路出現的位置，說明成都市的城市發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出的破碎化程度低于城市郊區。表現斑塊形狀復雜性的指數，平均斑塊形狀指數(MSI)和平均斑塊分維數(MFD)在城鄉梯度上變化不規則，但城市中心斑塊形狀最簡單。最大斑塊指數(LPI)和分割度(DIVISION)能夠體現城鄉交錯

6、帶這一特殊區域的格局特點，在該區域表現出相對較小的破碎度。Shannon多樣性指數(SHDI)在交錯帶這一區間表現出高的多樣性，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---鄉梯度上總體呈線性下降趨勢，每1km降低約0.2℃，且熱島強度約為3.2℃；NDVI在城---鄉梯度上則具有更為明顯的線性上升趨勢，每1km上升約0.02。隨著尺度增大，熱島強度呈線性減小趨勢，而地表溫度與NDVI的相關關

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和平均斑塊分維數外，各指數在城鄉梯度上的變化趨勢基本保持一致，而平均斑塊形狀指數和平均斑塊分維數在不同尺度間梯度特征變化較大，表現為峰值出現在不同的梯度位置上。同樣，除平均斑塊形狀指數和平均斑塊分維數外，各指數在不同尺度下的半變異函數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，即在相同的距離間隔內指數的自相關性減小，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，指數所描述的格局特征沒有發生本質變化。而平均斑塊形狀指數和平均斑塊分維數的半變異函數曲線說明在2400m尺度附近(或者更寬的尺度域內)可能存在一個使其格局發生改變的結構性尺度。 (8)在城鄉梯度上表現為線性變化趨勢的指數與地表溫度和NDVI的相關性大于在城鄉梯度表現為非線性變化趨勢的指數。不同指數所對應的相關性差異較大，面積在這一關系中具有比較