城市地表温度与NDVI空间相关性的尺度效应
基于Ｌａｎｄｓａｔ_影像的南京市城市扩张与热岛效应响应关系研究
[５]
通过归一
化处理裸露指数 ( ＮＤＢａＩ) 和归一化植被指数、 归一
化水体指数、 归一化建筑指数研究了广东地区的城市
化和城市热岛的关系ꎬ 发现除了 ＮＤＶＩ 在负值范围内
与温度呈正相关ꎬ 正值范围内呈负相关ꎬ 其他指数与
温度之间存在一定的相关性ꎮ Ｄａｎｉｅｌａ Ａｒｎｄｓ 等
[６]
数学关系ꎮ
１ 研究方法
( λ) 以 后ꎬ 利 用 Ｌ ( λ) 可 以 计 算 出 像 元 的 亮 度 温
度:
Ｔ ６ ＝ Ｋ ２ / Ｌｎ(１ ＋ Ｋ １ / Ｌ( λ) ) － ２７３
(２)
式中ꎬ Ｔ ６ 为热红外影像的像元亮度温度ꎬ℃ ꎻ Ｋ １ 和
Ｋ ２ 均 为 常 量ꎮ Ｌａｎｄｓａｔ８ ＴＩＲＳ ( ｂａｎｄ１０ ) 的 Ｋ １ 为
期ꎬ 大量学者对于成熟时热岛的研究主 要 集 中 在 北
以目前复杂的热场是进行热遥感的困难之处ꎮ
我国利用遥感技术进行热岛效应的监测开始于 ２０
接收ꎮ 向下的热辐射在到达地表后会被地表反射回大
较慢ꎬ 最近十几年才进入了快速发展的阶段ꎮ 发展初
表本身也不是一个完全黑体ꎬ 会向外产生热辐射ꎬ 所
京、 上海、 广 州、 深 圳 这 些 城 市 化 程 度 比 较 高 的 区
度曲线此时就像是隆起的一座小岛ꎬ 因此被形象地称
确地获取温度信息ꎬ 从多角度进行城市热岛的分析ꎮ
为热岛效应ꎮ 城市热岛效应一年四季都会存在ꎬ 但是
早期遥 感 监 测 城 市 热 岛 主 要 是 利 用 ＮＯＡＡ 和
ꎮ 夏季气温相对较高ꎬ 太阳辐射较
ＡＶＨＲＲ 数据ꎬ 但 是 这 ２ 种 数 据 的 空 间 分 辨 率 较 低ꎬ
城市热岛效应的影响因素、研究方法及缓解对策研究进展
第３３卷第４期２０２０年１２月 仲恺农业工程学院学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＺｈｏｎｇｋａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．４Ｄｅｃｅｍｂｅｒ，２０２０ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－５６６３．２０２０．０４．０１２收稿日期：２０１９－０５－１０作者简介：许 睿（１９９３－），男，江西宁冈人，在读硕士研究生． 通信作者：Ｅ ｍａｉｌ：ｗａｎｇｆｌ２００２＠１６３．ｃｏｍ城市热岛效应的影响因素、研究方法及缓解对策研究进展许 睿１，２，董家华２，王凤兰１（１．仲恺农业工程学院园艺园林学院，广东广州５１０２２５；２．环境保护部华南环境科学研究所，广东广州５１０６５５）摘要：在快速城市化和全球气候变暖背景下，城市热岛效应加剧城市极端气候发生的范围和强度，导致城市居民健康风险显著增大．目前，城市热岛效应越发严重，已成为全球关注的热点问题．本研究系统综述了国内外相关研究现状，梳理出城市热岛效应的成因与危害、研究方法、研究内容及缓解对策及效果评价等方面的最新进展，并有针对性的提出目前研究中的不足和未来发展趋势，为进一步研究热岛效应提供参考．关键词：热岛效应；影响因素；研究方法；缓解对策中图分类号：Ｂ２２０ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７４－５６６３（２０２０）０４－００６５－０６Ｒｅｖｉｅｗｏｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓ，ｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓｏｆｕｒｂａｎｈｅａｔｉｓｌａｎｄｅｆｆｅｃｔＸＵＲｕｉ１，２，ＤＯＮＧＪｉａｈｕａ２，ＷＡＮＧＦｅｎｇｌａｎ１（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＨｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒｅａｎｄＬａｎｄｓｃａｐｅＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ＺｈｏｎｇｋａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０２２５，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６５５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｎｄｅｒｔｈｅｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｏｆｒａｐｉｄｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎａｎｄｇｌｏｂａｌｗａｒｍｉｎｇ，ｕｒｂａｎｈｅａｔｉｓｌａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｎ ｔｅｎｓｉｆｉｅｓｔｈｅｓｃｏｐｅａｎｄｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｆｕｒｂａｎｅｘｔｒｅｍｅｃｌｉｍａｔｅ，ｌｅａｄｉｎｇｔｏａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｔｈｅｈｅａｌｔｈｒｉｓｋｏｆｕｒｂａｎｒｅｓｉｄｅｎｔｓ．Ｓｏｆａｒ，ｕｒｂａｎｈｅａｔｉｓｌａｎｄｅｆｆｅｃｔｈａｓｂｅｃｏｍｅｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｐｒｏｍｉｎｅｎｔａｎｄｈａｓｂｅｅｎａｖｉｔａｌｉｓｓｕｅｏｆｇｌｏｂａｌｃｏｎｃｅｒｎ．Ｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｔａｔｕｓｏｆｒｅｌｅｖａｎｔｒｅｓｅａｒｃｈａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄｗａｓｓｙｓ ｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ａｎｄｔｈｅｌａｔｅｓｔｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｔｈｅｃａｕｓｅｓａｎｄｈａｚａｒｄｓｏｆｕｒｂａｎｈｅａｔｉｓｌａｎｄｅｆｆｅｃｔ，ｒｅ ｓｅａｒｃｈｍｅｔｈｏｄｓ，ｒｅｓｅａｒｃｈｃｏｎｔｅｎｔ，ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｓａｎｄｅｆｆｅｃｔｅｖａｌｕａｔｉｏｎｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄａｎｄｔｈｅｓｈｏｒｔ ａｇｅａｎｄｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｏｆｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｗｅｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｔｈｅｓｔｕｄｙｗｉｌｌｐｒｏｖｉｄｅａｒｅｆｅｒ ｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｂｅｔｔｅｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｌａｔｅｄｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｈｅａｔｉｓｌａｎｄｅｆｆｅｃｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｅａｔｉｓｌａｎｄｅｆｆｅｃｔ；ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓ；ｒｅｌｉｅｖｅ；ａｆｆｏｒｅｓｔａｔｉｏｎｏｆｃｉｔｙ 在全球城市化迅速发展的今天，居住在城市内成了许多人的选择．城市人口迅速增加，引发城市下垫面结构的巨大变化．同时，城市规模的扩大导致城市人为热释放的迅速增加，对城市所在区域气候的影响也越来越严重．城市热岛效应（Ｕｒｂａｎｈｅａｔｉｓｌａｎｄｅｆｆｅｃｔ，ＵＨＩ）是指城市“高温化”的现象，即城市内的温度显著高于周围郊区的温度．１８３３年，英国气候学家Ｈｏｗａｒｄ首次记录了伦敦市中心气温高于郊区的现象［１］．而城市热岛的概念，则由Ｍａｎｌｅｙ于１９５８年第一次提出［２］．此后，城市热岛效应便引起了国内外众多专家学者的关注，如彭少麟等［３］提出了适合城市发展、交通、绿地生态利用的合理规划模式；Ｄｏｌｖｌｏｓ等［４］建议采用能降温、节能、减轻热岛强度的室外建筑材料；Ａｋｂａｒｉ［５］主张使用透水路面材料等．当前，城市热岛效应不仅会增加城市资源的消耗，还会引起城市气候的异常变化，甚至导致城市居民生命财产的损失，寻找可以有效缓解城市热岛效应的对策和方法，迫在眉睫．本研究将从城市热岛效应的成因、危害、影响因素、研究方法和缓解对策等方面综述国内外学者对热岛效应的研究成果，在此基础上提出将来的重点研究方向，希望能够为缓解城市热岛效应、美化城市环境方面提供参考．１ 城市热岛效应的成因及危害１ １ 城市热岛效应的成因关于热岛效应的成因，研究者多是从城市本身的地面覆盖状况、人为活动的影响及客观条件的变化等方面着手来探讨．１ １ １ 城市下垫面性质的改变 覆盖整个城市的“水泥森林”更容易吸收大量的热辐射，导致城市夜间红外线辐射热量相应增加，致使城市温度升高．随着世界性城市化、工业化进程的加快，城市不断“摊大饼”一样的蔓延扩大及农村人口进一步向城市集中导致本来比例就不多的绿地进一步减少，加剧了城市热岛效应的影响．同时，热辐射在城市内经过多次反射及吸收是城市热岛效应形成的一个重要原因［３］．１ １ ２ 人为热排放及大气污染 彭少麟等［３］把城市的人为热归纳为汽车、工厂、空调、居民炊事和建筑储热．城市居民的人为热排放直接导致了城市气温的上升．同时，工厂煤灰及污染气体一起排放，如Ｎ２Ｏ、ＣＯ２和ＣＨ４等温室气体，覆盖了城市的上表面．而ＣＯ２等气溶性微粒吸收长波辐射能量，包围了城市上空的隔热层，阻止了长波辐射的散射，增加大气辐射，从而导致城市热岛效应的增强．１ １ ３ 其他因素 城市热岛效应还与城市地形、城市建成率和几何形态之间存在显著的相关关系．例如，广州位于低纬、高温、暴雨、高湿、北、东北和东、东南风的方向上，具有高频率的通风和静风，近地层的高频反转，强烈的热岛效应［６］．此外，夏季，我国大部分地区受副热带高压的控制，由于空气流量大、静风天气多和近地表散热少，ＵＨＩ效应进一步加剧［８］．１ ２ 城市热岛效应的危害对于城市及城市居民来说，城市热岛效应的危害是显而易见的．除了对局地小气候、大气环境造成不利影响外，还影响生物的生长以及危害人类的健康．当前引起研究者重点关注的危害包括以下几方面：１ ２ １ 对气候的影响 热岛效应对气候的影响非常大，甚至会引起城市的异常天气．例如冬季温度的上升，极端天气如暴雨、冰雹等［３］．城市热岛效应使得城市凝结、霜冻、霜冻日、降雪频次和降雪时间都发生改变，明显差异于郊区［９］．热岛效应还会对降雨产生影响．热岛效应影响云的凝结，也可能通过流场的作用影响冬夏降水过程［１０］．城市热岛效应增加了城市的降水量，但不造成降雨［１１］．１ ２ ２ 破坏大气环境 热岛效应引起城市中气流的上升，上升的气流中含有大量的烟尘、温室气体等微粒，因而城市上空容易形成以这些微粒为团粒结构的云团，造成城市地区近地层空气污染严重．在高温季节，城市工厂排放的废气中，如氮氧化合物、碳氢化合物，经光化学反应形成一种浅蓝色的烟雾，在热岛的影响下形成二次污染物，其危害性更大［１２］．１ ２ ３ 改变生物习性 城市热岛效应改变了城市地表附近的热结构，改变了城市温度，致使各种生物的生理活动、生殖活动和物候等都发生改变．由于城市气温的升高，寒冷期温度上升，使得许多不属于该地区的生物在城市中繁殖生长，同时，高温期温度持续升高，也限制了许多生物的生长［６］．１ ２ ４ 消耗能量与危害居民健康 城市热岛效应导致的极端温度，直接影响了城市居民的健康［１３］．ＵＨＩ对居民身体健康的危害表现为：神经症、失眠、烦躁、记忆力减退和抑郁［１４］．２ 城市热岛效应的影响因素２ １ 城市下垫面对热岛效应的影响曹丽琴等［１６］研究发现，城市下垫面构成不同，所带来的热岛效应的影响也不同，影响程度最大的下垫面类型为黑色不透水面，最小的为水面．土地利用类型不同，所造成的热岛效应也不同．建筑用地气温高于居住、农业用地［１７］，建成区建筑区内温度高于水域及绿地［１８］，即工业用地＞住宅用地＞城市绿地＞水体［１９］．２ ２ 城市绿地空间尺度对热岛效应的影响城市绿地缓解热岛效应是目前备受关注的研究领域，根据研究空间尺度不同，将其分为局地尺度、景观尺度和区域尺度３种类型［２０］，即局地尺度聚焦于居民住宅区行道树、居住区内部组团和屋顶绿化垂直绿化．例如，城市绿化带宽度与温湿度效益具有明显相关性，当城市绿化带宽度大于４０ｍ时，降温增湿效果明显［２０］；研究屋顶绿化的降温效果时发现，在夏日，经绿化过的屋顶温度日平均６６ 仲恺农业工程学院学报第３３卷 值低于正常屋顶温度日平均值［２１］．景观尺度上，城市规模、景观构成和空间格局是景观格局的重要指标［２２］．城市景观格局演变所带来的后果最直接的表现就是城市热岛效应［２３］．刘焱序等［２２］认为昼夜、季节变化控制景观组分与热岛效应的相关性．城市规模与热岛效应的关联存在地带性规律，但是显著驱动热岛效应的关键空间构型指标仍有待遴选．在区域尺度上，植被覆盖度、归一化植被指数（ＮＤＶＩ）和城市绿地形态结构对城市地表温度的影响是研究ＵＨＩ的重点．王刚等［２４］在研究城市绿地对热岛效应的调控功能中发现，城市内绿地范围的表层温度与绿地结构的周长、面积呈反比，与周边非绿地结构的面积呈正比，表明绿地形态结构可以很好的调控其地表温度．因此，随着城市总绿地面积的增加，城市热岛效应有明显降低的趋势［２５］，并在植被覆盖度高的区域出现蓝色的“凉爽”区域［２６］．２ ３ 城市绿地格局对热岛效应的影响从城市绿地格局的角度出发，学者们分别从植物的个体、群落、种类及绿地内部格局等方面研究其缓解城市热岛效应的作用［１２］．在植物个体的降温效果方面，贺庆棠等［２７］针对５２种针叶树种、阔叶树、灌木和花卉的表面温度进行了研究，结果表明，北京各树种暖季降温效果显著，冷季升温效果显著．冷季升温效果的影响从小到大为针叶树种、花灌木和阔叶树种．不同树种降温效果排序为乔木林＞乔灌林＞灌木林＞草地［２８］．唐罗忠等［２９］通过比较不同绿地类型对城市的降温效果，发现乔木的缓解效果最强，草坪的降温增湿效果不明显．而“灌－草”、“乔－草”和“乔－灌－草”的类型组合可以起到明显的降温效果［３０］，即植物群落结构越复杂，植被覆盖度越大，郁闭度越高，绿地降温增湿效果越明显［３１］．２ ４ 其他因素对城市热岛效应的影响许多国内外专家学者过于关注城市绿化对热岛效应的影响，而忽略了其他例如气候、城市垂直结构和土地利用类型等因素对城市热岛效应的影响．在研究城市垂直结构对城市热岛效应的影响中，佟华等［３２］采用数值模拟方法对北京市楔形绿地对热岛效应的缓解效应进行了模拟和预测，结果表明，１ｋｍ范围内楔形绿地及周边区域温度降低，降温效果达到１～５℃．此外，土地利用规模和强度的变化、类型和布局的变化以及土地利用方式的变化对城市热岛效应也有重要影响．彭保发等［３３］以上海市为例进行了研究，结果发现，（１）影响上海市热岛效应强度的主要因素之一就是土地利用方式，即城市化；（２）城市建成区面积不断增大对ＵＨＩ强度影响的增量效应小于其累积效应；（３）土地利用模式的不同、城市发展模式的差异，导致了ＵＨＩ的空间差异．３ 城市热岛效应的研究方法３ １ 气象观测数据对比方法利用气象站的观测数据进行对比研究是研究城市热岛效应常用的方法．利用气象站的统计资料，选取不同的温度指标，通过统计或数学模拟比较，得出研究区域在一个时段内热岛效应的特征及变化情况．石瑞玲等人［３４］选取２００４－２０１３逐年１、４、７和１０月中旬的气象观测资料进行分析，大武口市区／郊区冬秋温差分别为２ ４和１ ９，夏春温差分别为１ ３和１ ４．大武口市区热岛强度在一个研究年份中表现为中度热岛，强度为“冬＞秋＞春、夏”．但是，气象观测数据比对法受到气象站的数量与设置环境的影响，且测点的变动、观测习惯和测定仪器的误差等均会影响分析结果［３５］．３ ２ 定点与运动样带观测法定点观测通常利用便携温度接收器在城区典型位置进行观测和研究而运动样带方法通常在车辆上安装温度测量仪器，并与便携式数据采集器连接以监测城市区域的温度［３６］．张一平等［３７］将温度测量仪器悬挂在气球上进行试验，利用所得数据对昆明市城市热岛效应进行了分析．Ｋａｚｉｍｉｅｒｚ等［３８］将ＶａｉｓａｌａＨＭＰ ３５传感器安装在５部车上，进行流动监测，从而研究热岛效应的空间格局．３ ３ 遥感技术反演城市热岛现如今，遥感技术由于其与时间同步度高、精确直观、覆盖度广等特点，在城市热岛效应研究中被广泛应用［３９］．遥感反演法就是根据地物所处不同波段辐射值的差异，利用热红外传感器对城市地表温度进行大面积观测，如张宇等［４０］利用徐州地区１９８５－２０１０年夏季四期ＬａｎｄｓａｔＴＭ影像进行研究，发现环境温度随城市地表湿度增加而降低，表明城市地表湿度在调节城市热岛效应中扮演了重要的角色．城郊植被差异、不同植被类型，同一类型不同郁闭度的植被降温效果同样能通过遥感技术反映．苏雅丽［４１］利用遥感技术分析了东莞市２００４和２０１４年植被面积和森林降温效果的变化，结果表明降温效果最好的林为乔木林中的阔叶混交林，且郁闭度７６ 第４期 许 睿，等：城市热岛效应的影响因素、研究方法及缓解对策研究进展 不同的林分降温效果不同，通常郁闭度在０ ７以上的林分降温效果最佳．３ ４ 模拟预测法模拟预测法以热力学和动力学为理论基础，采用建立统计、数值、分析和物理模型来模拟城市热岛效应［３６］．模拟预测法可以获得较高空间分辨率的结果，可以弥补传统观测试验在空间布点上的不足．李兴荣等［４２］对北京６－９月夜间热岛进行研究发现，在ＭＭ５模式下存在的热量储存和人为热量对模拟预测热岛效应的效果更为准确．２０１１年，宋迅殊［４３］利用中尺度预报模式对苏州城进行了城市热岛模拟．赵亚芳等［４４］运用模拟预测与观测、遥感相结合的方式，分析了太湖市的热岛特征．江学顶等［４５］利用四重嵌套网格，最高分辨率为１ｋｍ的中尺度数值预报模式对广州市城市热岛效应进行了模拟．４ 缓解城市热岛效应的对策４ １ 合理规划城市布局城市热岛效应的程度和城市建筑密度成正比例关系，城市建筑布局密度越大，空气流通效率越低，热岛效应越强烈［４６］．因此，在做城市规划时，应该秉承生态观念，提升城市自我调节能力．具体措施有以下几点：①重点关注城市主导风向，同时尽量减少城市建筑物的密度；②城市规划分区需合理，如居住区、公园和厂区等；③科学布局城市中的常用区域；④对于污染严重的矿山企业给予严格控制；⑤在城市建设中尽可能选择合适的环保施工工艺和施工材料；⑥分散城市商业区的区位，降低城市中心的人口密度［４７］．４ ２ 保护、增加城市绿地面积城市绿地在缓解城市热岛效应过程中具有关键性的作用．合理搭配城市绿地植被类型，在城市绿化时多采用乔灌草的复合结构，可使得植被对地表的降温效果达到最佳状态．增加城市绿地面积，如增加城市公园等，可有效缓解热岛效应对城市温度的影响．陈敏捷等［４８］以江西省赣州市为例，根据地表温度的反演原理与反演结果得出“当植被覆盖率越高，控制和减少城市热岛效应的作用越明显”的结论．但是当植被覆盖率较为固定，或是变化不大时，城市绿地系统的空间分布形态直接影响了城市的热岛效应［４９］．４ ３ 改善下垫面的材料类型运用环保型铺装材料，通过改变城市下垫面材料类型，进而缓解城市热岛效应．传统铺装材料例如铺砖、卵石、混泥土等，因其比热容较小，在高温天气中非常容易促使城市热岛效应加剧，而运用环保型铺装材料例如透水混凝土材料等就可以避免这个问题［４４］．４ ４ 减少人为热排放城市热排放的增长是加剧热岛效应的重要诱因之一．作为城市居民的一员，我们更应该自觉地避免人为热的过多排放．而在大力提倡低碳生活的今天，居民可以从各方面、各项行动来减少人为热的排放，例如减少塑料制品的使用、绿色出行、减少废物的燃烧和减少空调等大功率电器的使用等．同时，政府倡导、企业自律也是减少人为热排放的重要环节．５ 展望综上所述，广大的专家和学者运用多种方法，在城市热岛效应的危害、影响因素和缓解措施等方面开展了广泛和深入的研究，取得了一定的研究成果．但也存在一些不足和问题，如确定空间范围的静态研究较多，对热岛效应在时空尺度上的动态变化关注不够，面向城市群尺度的研究更是寥寥无几．研究方法上以传统的方法和较单一的方法居多，将多种方法相结合并融入现代的技术方法的较少．在影响因素和舒缓措施上，更多地关注城市本身的因素而忽略了一些外在因素的影响，如政策的变化、周边环境的影响等［１５］．在城市化和工业化进程依然强劲，气候变化备受关注的背景下，热岛效应的研究依然是未来研究的热点领域．未来的研究方向将集中在以下几方面：（１）遥感技术与气象监测方法更紧密结合．传统气象观测手段可以反映点状的城市热岛情况，但不能反映大尺度的热岛效应，而遥感技术以其尺度大、覆盖广的优点能很好的弥补气象监测的不足．将两者结合起来使用，既能通过空间分析的方法形象地展示城市中尺度热岛效应的分布和差异，判读城市绿化结构和质量，还能运用现场监测数据分析重点区域小尺度的微细变化，并验证和修正遥感结果［５０］．如希望对热岛效应进行全面系统的研究，就可以利用遥感技术反演城市热岛，再利用观测与实测数据对热岛效应进行进一步的分析，观测点与遥感技术的控制面相结合，以减小自然以及人为的误差，使研究效果更加明显而具有可信度．（２）针对城市群进行研究．单个城市或者超大城市热岛效应的研究已有很多结果，但是就目前而言，针对城市群进行的研究还比较少．目前我国已８６ 仲恺农业工程学院学报第３３卷 经建成了几大较为成熟的城市群，如京津冀、长三角和珠三角３个特大城市群，国家特别重视城市群的建设，随着城市群的发展，热岛效应不再局限于城市群内的单一城市内，各城市间通过紧密的合作、交流等人类活动会使得热岛效应在城市群内蔓延，成为各城市共同面对的共性问题［５１］．但目前将城市群作为一个整体的研究还比较缺乏．所以，对于城市群热岛效应的研究，也将是今后的一个发展趋势．（３）景观格局对热岛效应的影响．根据目前的研究成果我们可以判断出，城市规模与热岛效应成正比关系，但是这种正比关系更多的停留在定性的判断和半定量的推断上，其中是否存在一个阈值，能否定量地认识城市规模与热岛效应的关系，是今后一个重要的研究方向［２２］．同样，景观组分与空间构型如何作用于热岛效应也是尚待解决的问题之一．（４）大气因素．城市热岛与城市气候相互作用．大气因素不是孤立的，与城市热岛密切相关．大气中空气湿度、风速与风向等因子都对热岛效应具有影响．因此，在对热岛效应的研究中，要把大气因子考虑进去．因而，研究城市热岛对城市气候的影响也是今后的重要方向．参考文献：［１］ ＨＯＷＡＲＤＬ．Ｃｌｉｍａｔｅｏｆｌｏｎｄｏｎｄｅｄｕｃｅｄｆｒｏｍｍｅｔｒｏｌｏｇｉｃａｌｏｂｓｅｒ ｖａｔｉｏｎｓ［Ｍ］．Ｌｏｎｄｏｎ：ＨａｒｖｅｙａｎｄＤｏｒｔｏｎＰｒｅｓｓ，１８３３．［２］ ＭＮＡＬＥＹＧ．Ｏｎｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｓｎｏｗｆａｌｌｉｎｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎｅｎｇｌａｎｄ［Ｊ］．ＱｕａｒｔｅｒｌｙＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＲｏｙａｌＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，１９５８，８０：７０－７２．［３］ 彭少麟，周凯，叶有华，等．城市热岛效应研究进展［Ｊ］．生态环境，２００５，１４（４）：５７４－５７９．［４］ ＤＯＬＶＬＯＳＬ，ＳＡＴＡＭＯＵＲＩＳＭ，ＬＩＹＡＤＡＩ．Ｐａｓｓｉｖｅｃｏｏｌｉｎｇｏｆｏｕｔｄｏｏｒｕｒｂａｎｓｐａｃｅｓ［Ｊ］．ＴｈｅＲｏｌｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｏｌａｒＥｎｅｒｇｙ，２００４，７７：２３１－２４９．［５］ ＡＫＢＡＲＩＨ，ＫＯＮＯＰＡＣＫＩＳ．Ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇｐｏｔｅｎｔｉａｌｓｏｆｈｅａｔ Ｉｓｌａｎｄｒｅｄｔｉｃｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ［Ｊ］．ＥｎｅｒｇｙＰｏｌｉｃｙ，２００５，３３（６）：７２１－７５６．［６］ ＳＵＫＯＰＰＨ．Ｕｒｂａｎｅｃｏｌｏｇｙ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌａｓｐｅｃｔｓ［Ｃ］∥ＵｒｂａｎＥｃｏｌｏｇｙ．Ｂｅｒｌｉｎ：Ｓｐｒｉｎｇｅｒ ｖｅｒｌａｇ，１９９８：３－１６．［７］ 佟贺．城市热岛效应对城市规划的影响［Ｊ］．科技经济导刊，２０１７，９（２）：１３５．［８］ 白振平，齐童．利用红外遥感技术监测城市“热岛效应”［Ｊ］．城市与减灾，２００４（２）：２７－２８．［９］ ＺＨＯＵＳＺ，ＳＨＵＪ．Ｔｈｅｕｒｂａｎｃｌｉｍａｔｅ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＣｈｉｎａＭｅｔｅｏｒｏ ＬｏｇｉｃａｌＰｒｅｓｓ，１９９４．［１０］孙继松，舒文军．北京市热岛效应对冬夏季降水的影响研究［Ｊ］．大气科学，２００７，３１（２）：３１１－３２０．［１１］ＳＨＥＰＨＥＲＤＪＭ，ＰＩＥＲＣＥＨ，ＮＥＧＲＩＡＪ．Ｒａｉｎｆａｌｌｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｂｙｍａｊｏｒｕｒｂａｎａｒｅａｓ：ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｆｒｏｍｓｐａｃｅｂｏｒｎｅｒａｉｎｒａｄａｒｏｎｔｈｅＴＲＭＭｓａｔｅｌｌｉｔｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ，２００２，４１（７）：６８９－７０１．［１２］康文星，吴耀兴，何介南．城市热岛效应的研究进展［Ｊ］．中南林业科技大学学报，２０１１，３４（１）：３５－３７．［１３］杨续超，陈葆德，胡可嘉．城市化对极端高温事件影响研究进展［Ｊ］．地理科学进展，２０１５，３４（１０）：１２１９－１２２８．［１４］ＲＯＳＥＮＦＥＬＤＡＨ，ＲＯＭＭＪＪ，ＡＫＢＡＲＩＨ，ｅｔａｌ．Ｐｏｌｉｃｉｅｓｔｏｒｅ ｄｕｃｅｈｅａｔｉｓｌａｎｄｓ：ｍａｇｎｉｔｕｄｅｓｏｆｂｅｎｅｆｉｔｓａｎｄｉｎｃｅｎｔｉｖｅｓｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｍ［Ｒ］．ＰａｃｉｆｉｃＧｒｏｖｅ：ＡＣＥＥＥＳｕｍｍｅｒＳｔｕｄｙｏｎＥｎｅｒｇｙＥｆｆｉ 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施祖荣櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆】（上接第６４页）［３７］刘苑星．昆仑雪菊中总黄酮的提取及其对肿瘤细胞活性研究［Ｊ］．科技经济市场，２０１６（５）：１９７－１９８．［３８］帕尔哈提·买买提依明，令狐晨，朱青梅，等．雪菊对肝癌和肺癌细胞体外抗肿瘤作用研究［Ｊ］．安徽农业科学，２０１５，４３（２４）：４６－４８．［３９］张艳梅，丰子凯，曾红．昆仑雪菊挥发油化学成分及对新生隐球菌抗菌作用［Ｊ］．微生物学通报，２０１６，４３（６）：１３０４－１３１４．［４０］康宏玲，杨玉红，康宗利．昆仑雪菊总黄酮的提取及抑菌和抗氧化分析［Ｊ］．食品科技，２０１８，４３（６）：２３６－２４１．［４１］张淑鹏，李琳琳，木合布力·阿布力孜，等．昆仑雪菊提取物对α 葡萄糖苷酶的抑制作用［Ｊ］．现代生物医学进展，２０１１，１１（６）：１０５５－１０５８．［４２］刘萍，段雅彬，陈红凯，等．昆仑雪菊中原花青素Ｂ２、绿原酸含量测定及对小鼠血糖的影响［Ｊ］．西部中医药，２０１８，３１（９）：２５－２７．［４３］舒畅，范强，杨丽霞．昆仑雪菊提取物对糖尿病大鼠胰岛素抵抗ＩＲＳ １／ＰＩ３Ｋ／ＧＬＵＴ４信号通路的影响［Ｊ］．中国实验方剂学杂志，２０１７，２３（１１）：１２２－１２７．［４４］翟红月，敬思群，柴文杰，等．昆仑雪菊原花青素对四氯化碳致小鼠肝损伤的保护作用［Ｊ］．现代食品科技，２０１８，３４（１０）：２２－２８．［４５］曾诚，杨晓艺，赵文惠，等．昆仑雪菊多糖预防急性及免疫性肝损伤［Ｊ］．时珍国医国药，２０１７（１１）：２６０４－２６０７．［４６］田勇，周督，邹双忆，等．昆仑雪菊水溶性黄酮提取物对Ｄ 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乌鲁木齐市地表温度与遥感指数关系
2020年26期研究视界科技创新与应用Technology Innovation and Application乌鲁木齐市地表温度与遥感指数关系柴晋鹏，赵晓蓉*（新疆师范大学地理科学与旅游学院，新疆乌鲁木齐830054）进入21世纪以来，城市原有的生态系统发生改变，引发了温度不同于郊区的城市小气候。
大量的现有研究表明，城市化过程中由于人类活动普遍造成城市中出现“热岛效应”，其会严重的危害人类健康[1]，影响了居民工作和生活。
因此热岛效应成为国内众多学者研究的热点问题。
随着遥感技术的飞速发展，遥感影像成为研究地表温度的有效手段。
近年来，国内外学者对地表温度与遥感指数关系研究主要集中在以下三个方面：（1）基于单一遥感指数对城市热岛效应进行定量研究，探讨该遥感指数的准确度与相关性。
万继康[2]对北京建成区NDVI 变化及其对地表热环境影响分析。
（2）利用长时间多时段影像对城市热岛效应进行时空变化研究。
历华等[3]计算长株潭地区的地表温度、NDBI和NDVI ，比较NDBI 和NDVI 与地表温度之间关系，对地表城市热岛效应研究的指标NDBI 和NDVI 进行对比分析。
（3）研究土地利用/覆被对热岛效应的影响。
康文敏等[4]通过多尺度空间模式，定量分析以地表温度贡献度为表征的城市热环境时空变化及其特征。
这些多集中在城市发展较快的发达城市区域。
在全球变暖的大背景下，生态系统脆弱的干旱区绿洲城市倍受冲击，但对于干旱区绿洲城市的地表温度与遥感指数关系研究涉及不多，对于应用多种指数对干旱区绿洲城市的地表温度进行综合研究更为少见。
本文以干旱区绿洲城市乌鲁木齐为例，利用landsat8影像数据反演地表温度，并讨论其与NDVI 、MNDWI 、NDBI 、BIS 四类遥感指数之间的关系。
1研究区概况乌鲁木齐位于亚欧大陆腹地，我国西北地区，新疆中北部，天山北麓，准噶尔盆地以南，地处东经86°37'33"-88°58'24"，北纬42°45'32"-45°00'00"，属温带大陆性气候，是“一带一路”倡议的重要节点城市，该区域地势起伏悬殊，山地面积广大。
南京市冷热岛格局的尺度效应研究
文章编号：2096-3424（2021）01-0075-08DOI：10.3969/j.issn.2096-3424.20015南京市冷/热岛格局的尺度效应研究郭 宇， 唐 明， 王宏伟， 侯梅芳， 刘信杉， 林 毅（上海应用技术大学 生态技术与工程学院，上海 201418）摘 要：城市地表覆被类型变化影响城市热环境的空间格局，研究城市地表覆被类型与城市冷/热岛格局的相关关系，对调节城市微气候，改善人居环境，提高城市韧性具有重要的意义。
基于landsat8影像数据，提取南京市4种主要地表覆被类型（水体、植被、不透水面、建筑）的参数；同时利用热红外波段反演地表温度，分别从像元（小）和市、区级行政区划（大）2个尺度，研究冷/热岛空间分布与主要地表覆被类型之间的关系并就其尺度效应进行了深入探讨。
研究结果如下：基于像元尺度的空间分析表明，植被和水体的分布与冷岛空间格局具有相关性；不同地表覆被类型的降温效应顺序为：水体＞植被＞不透水面＞建筑；建筑和不透水面的分布与热岛空间格局具有相关性。
基于市、区级行政区划尺度的空间分析表明，4种地表覆被类型与冷岛效应相关性较低；建筑与不透水面与热岛效应相关性较高，其中建筑与热岛效应相关性最高（R2=0.95）。
总体而言，基于小尺度的研究能反映地表覆被类型与冷/热岛空间分布的相关关系，而基于大尺度的研究则从数据统计的角度反映城市热环境的综合特征。
研究有助于城市规划者理解城市冷/热岛形成的尺度特征，为应对全球气候变化，合理规划城市布局，促进城市可持续发展提供参考。
关键词：城市热环境；冷/热岛；尺度特征；土地覆被类型中图分类号：TP79 文献标志码：AStudy on the Scale Effect of the Cold/Heat Islands Pattern in NanjingGUO Yu， TANG Ming， WANG Hongwei， HOU Meifang， LIU Xinshan， LIN Yi （School of Ecological Technique and Engineering, Shanghai Institute of Technology,Shanghai 201418, China）Abstract：Changes in urban land cover types affect the spatial pattern of urban thermal environments, and the relationship between urban land cover types and urban cold/heat island patterns is of great significance for regulating urban microclimate, improving human settlements and improving urban resilience. Based on the landsat8 Satellite imaging data, the parameters of the four main types of land cover (water, vegetation, impervious surface, building) in Nanjing were extracted, at the same time, the surface temperature was retrieved using the thermal infrared band. The relationship between the spatial distribution of cold/heat islands and the main land cover types was studied from two scales: pixel (small) and city and district administrative division (middle) , and the scale effect was discussed in depth. The results are as follows:收稿日期：2020-03-05基金项目：国家自然科学基金（41171250）；上海高等学校一流研究生教育引领计划（沪教委高[2019]22号-24）资助作者简介：郭 宇（1995-），男，硕士研究生，主要研究方向为城市热环境。
基于空间自回归模型的广州市NDVI和NDBI与气温关系研究
基于空间自回归模型的广州市NDVI和NDBI与气温关系研究许剑辉;赵怡;肖明虹;钟凯文;阮惠华【摘要】为了探索城镇化地区热岛的时空变化特征,采用2015年覆盖广州市的1 km空间分辨率MOD13A3月合成归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)数据、用Landsat8 OLI提取的归一化建筑指数(normal-ized difference build-up index,NDBI)数据以及不同季节的气象站点近地表气温数据,运用相关性分析方法,研究近地表气温与NDVI和NDBI的相互关系;在此基础上,应用空间自回归方法构建不同季节的近地表气温与NDVI和NDBI的空间自回归模型,定量分析广州地区近地表气温与NDVI和NDBI的空间关系,并与普通回归模型进行比较分析.结果表明,不同季节的NDVI与近地表气温呈负相关,NDBI与近地表气温呈正相关;与普通线性回归模型相比,空间滞后模型与空间误差模型的拟合效果最优;通过比较分析相关系数(R2)值、赤池信息量准则(Akaike information criterion,AIC)值及回归模型残差的莫兰指数(Moran index,Moran's I),发现空间滞后模型的拟合效果略优于空间误差模型;从春季到秋季,NDVI对近地表气温的影响大于NDBI对近地表气温的影响;在空间滞后模型中,显著的、正的空间自回归系数表明,气象站点的近地表气温受到相邻气象站点的近地表气温的显著正影响.%To study the spatio-temporal pattern of the air temperature in Guangzhou City,the authors used MODIS monthly normalized difference vegetation index (NDVI) acquired in 2015 and extracted the normalized difference built- up index (NDBI) with Landsat8 OLI data. The correlation analysis method was used to explore the relationship between air temperature and NDVI, NDBI. The experimental results show that there is a negative relationbetween NDVI and air temperature and a positive relation between NDBI and air temperature. On such a basis,the spatial lag model(SLM) and spatial error model(SEM) were established to discuss the spatial relations between air temperature and NDVI, NDBI in different seasons, respectively. The SLM and SEM results were compared with the ordinary least square regression (OLS) model, which shows the best performance of the SLM and SEM models. The SLM model with higher R2 and lower AIC values performs slightly better than the SEM model. NDVI has more influence on air temperature from spring to autumn than NDBI. In the SLM model, the positive and significant spatial autoregressive coefficients indicate an active influence from neighboring meteorological stations.【期刊名称】《国土资源遥感》【年(卷),期】2018(030)002【总页数】9页(P186-194)【关键词】空间自回归模型;归一化建筑指数(NDBI);归一化植被指数(NDVI);气温【作者】许剑辉;赵怡;肖明虹;钟凯文;阮惠华【作者单位】广州地理研究所,广州 510070;广东省遥感与地理信息系统应用重点实验室,广州 510070;广东省地理空间信息技术与应用公共实验室,广州 510070;中国科学院广州地球化学研究所,广州 510640;中国科学院大学,北京 100049;广西壮族自治区地理信息测绘院,柳州 545006;广州地理研究所,广州 510070;广东省遥感与地理信息系统应用重点实验室,广州 510070;广东省地理空间信息技术与应用公共实验室,广州 510070;广东省气象探测数据中心,广州 510080【正文语种】中文【中图分类】TP790 引言在快速城镇化过程中，城市热环境质量日益恶化[1]，城市热岛引起了社会的广泛关注。
城市“蓝绿空间”的降温效应研究进展
第49卷第2期2021年4月Vol.49,No.2Apr.,2021南方林业科学South China Forestry ScienceDOI编码：10.16259/ki.36-1342/s.2021.02.014城市“蓝绿空间”的降温效应研究进展连欣欣，刘兴诏*，李倩,林赛男，陈！忻（福建农林大学园林学院，福建福州350002）摘要：水体和绿地作为城市的“蓝绿空间”，具有一定的降温功能，能较好的缓解热岛效应。
国内外学者们对城市绿地、水体与地表温度之间的关系进行了大量的定量和定性研究，研究发现,城市绿地景观的降温效应与绿地的面积、形状、植被覆盖率、景观格局和太阳辐射量、空气湿度等因素有关;城市水体景观的降温效应主要与水体的面积、形状、宽度、布局和气候、周边环境等因素有关；另外，水体和绿地在降温效果上具有协同作用，水体和绿地相结合的方式能更好的发挥其降温效应。
基于此提出几点建议:对现有研究方法进行优化,系统开展多个尺度上降温效应的研究；注重水体与绿地在降温方面的协同效应研究；加强水体和绿地降温效应与影响因素之间的定量研究。
关键词:蓝绿空间；水体;绿地；降温效应中图分类号:S73：X820：X21文献标识码:A文章编号:2095-9818（2021）02-0068-05Research advances on the cooling effect of"urban blue-green space"Lian Xinxin,Liu Xingzhao*,Li Qian,Lin Sainan,Chen Yuexin(Collage of Landscape Architecture,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou Fujian350002,China)Abstract：As the"blue-green space"of the city,water body and green space have a certain cooling function,which can better alleviate the heat island effect.Scholars at home and abroad have done a lot of quantitative and qualitative research on the relationship between urban green space,water bodies and surface temperature.It is found that the cooling effect of urban green space landscape is related to the area,shape,vegetation coverage rate,landscape pattern,solar radiation,air humidity and other factors.The cooling effect of urban water landscape is mainly related to the area,shape,width,layout,climate and surrounding environment of water body.In addition,water body and green space have a synergistic effect on cooling effect,and the combination of water body and green space can give better play to its cooling effect.In the future,optimize existing research methods and systematically conduct research on cooling effects on multiple scales,the study of the synergistic effect of water and green space in cooling should be paid more attention,and strengthen quantitative research on the cooling effect and influencing factors of water bodies and green spaces.Key words：blue-green space;water body;green space;cooling effect随着全球经济的迅速发展，城市人口快速膨胀,城市规模不断扩大。
浑善达克地区典型植被DNVI与温度、降水的相关性分析
浑善达克地区典型植被DNVI与温度、降水的相关性分析摘要：浑善达克沙地处于中国陆地生态系统对全球变化响应的一级敏感区，植被对气候变化敏感。
基于1998-2010年spot/vegetation vgt-s10逐旬ndvi数据，研究区域典型植被的旬归一化植被指数（ndvi）动态变化及其与温度、降水的相关性以及气象因子影响的滞后效应。
结果表明，长时间旬ndvi序列较好地反映了主要植被类型随着季节变化的生长发育状况；生长季节内植被旬ndvi和气温的相关性高于其与降水的相关性，气温、降水对不同植被的影响具有滞后效应，滞后期均在40 d以内，滞后期长短因植被而异；年际间旬ndvi与降雨量、温度的相关分析表明在植被快速生长期降雨量对植被生长有重要促进作用，而温度在植被生长初期和成熟期则是植被旬ndvi提高的重要原因；由于春、冬季旬ndvi与温度、降水变化的高度一致性，全年旬ndvi与气象因子相关分析的可靠性降低；而生长季节内植被旬ndvi与降水、温度的相关性分析可以很好地揭示气象因子与植被生长发育的关系。
关键词：浑善达克沙地；归一化植被指数（ndvi）；气温；降水；相关分析中图分类号：p461+.7 文献标识码：a 文章编号：0439-8114（2013）06-1298-06在陆地生态系统中，植被是联结土壤、大气和水分的自然“纽带”[1]，在陆地表面的能量交换、生物地球化学和水文循环过程中扮演着重要的角色，同时在全球变化中起着敏感“指示器”的作用[2]。
大范围植被变化研究需要覆盖范围广、时空连续性好的数据，而卫星遥感为获得植被监测数据提供了先进的技术手段[3]。
spot/vegetation具有红光波段对叶绿素吸收敏感、近红外波段剔除了强水汽吸收带和空间分辨率高等优势，更适于植被变化监测研究[4，5]。
由于卫星遥感获得的归一化植被指数（normalized difference vegetation index，ndvi）能够在大尺度上反映植被的绿度和光合作用强度，较好地反映植被的代谢强度及季节性变化和年际间变化，被广泛地运用于植被的第一性生产力估算[6，7]、物候分析[8，9]、农作物估产、叶面积指数估算等研究。
基于MODIS的地表温度空间降尺度方法研究——李文静
1引言
1.1 研究背景
地表温度（Land Surface Temperature,LST）是描述地表与大气间物质交换及能量平衡的重要参数，它控制着地气水热平衡[1]，被广泛地应用在土壤水分估算[2]、城市热岛效应研究[3]、森林火灾监测[4]及地表福射通量计算[5]等众多领域。传统的获取地表温度的方法大多采用定点测量，虽然精度较高，但是耗时耗力且观测的范围较小，受到的限制大，要获取大范围的地表温度数据非常困难[6]。随着遥感技术的大力发展，大范围的遥感监测为快速获取区域乃至全球尺度的地表温度提供了可能，弥补了地表温度气象站点测量密度不足的缺陷[7]。基于热红外遥感数据反演地表温度是获取地面实际温度的主要途径之一，最早可追溯到1962年TIROS-Ⅱ的成功发射。热红外遥感技术具有不破坏地表热力学状态的特点，所以其应用受到了国内外专家学者的广泛重视[8]。