南京市景观格局与热场分布的关联分析

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随着城市化进程的加快,城市热岛效应所带来的负面环境影响也逐渐增强。已有研究证明城市热场的分布与景观组成和结构直接相关,组成特征对热场的影响主要由于各地类热效应不同,而结构特征的作用主要是影响斑块间能量交换。为缓解城市热岛,有必要对其景观背景机制进行深入研究。  南京是中国“四大火炉”城市之一,城市热环境问题尤为显著。南京同时是长江三角洲经济最发达,人口最密集的城市之一,对南京市热场的景观背景机制进行研究有助于为缓解热岛现象提供科学依据及为其他城市提供参考。  为探讨景观中热场格局的形成机制,本文以南京市为例,基于Landsat ETM+遥感影像,获取研究区土地利用和地表温度信息,在1km、2.5 km、5km三个观测尺度上,分别计算了各景观单元的地表温度均值、温度变异系数与土地利用类型(耕地、林地、水体和聚落)的关联关系,并对景观组成与结构特征对热场格局影响的相对重要性进行了定量分析。再在三个观测尺度上,用网格内地表温度均值/变异系数、网格内不同地类的温度均值/变异系数两种方法衡量热场,并相应地用普通最小二乘法(OLS)和冗余分析(RDA)研究了景观组成与结构相关变量与热场的关联性,结果表明:  (1)南京市热场的分布大体与土地利用分布形态特征相似。工业用地温度最高,其他聚落用地次之,林地、部分面积较小的水体与部分耕地温度较低,大型水体温度最低。  (2)林地、水体面积占比增加,可显著降低观测单元的均温,聚落可极显著增加单元的均温,而耕地仅在较小观测尺度上与单元均温存在较小的相关关系。同时,耕地、林地可显著减小观测单元各像元间温度的差异性,而水体可显著增加单元内温差,聚落用地对温差影响极小。  (3)用不同地类的温度特征(均值与变异系数)衡量热场相较于用网格内所有像元温度特征(均值与变异系数)能有效地体现出热场中各类“热源”和“热汇”景观要素的温度分布特征与变异情况,其用以综合衡量热场也更加精确。  (4)用OLS和RDA两种方法得到的统计结果均显示地类水平结构特征是决定热场分布的最主要因素,且在5km观测尺度上对热场的影响最显著;组成特征对温度均值与变幅的方差贡献率次之,但独立解释率不高;景观水平的结构特征对温度均值解释能力较弱但对温度变幅的解释能力相对较强.  (5)相较于多元线性回归,冗余分析的方法能够更有效地分离出各个景观因子的独立作用。  景观结构(尤其是地类水平结构)对热场分布有重要影响。热场分布不仅由地块类型(即组成特征)决定,更重要的是斑块大小、形状等空间结构特征。在城市规划过程中,可降温地类(如绿地)的面积无法增加的时候,也可通过改变其空间结构特征对热场进行调控。
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