区位因素对绿地缓解热岛效应的影响研究与实证分析

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导师姓名
赵春江  冯仲科
学科专业
林业装备与信息化
文献出处
北京林业大学   2016年
关键词
城市热岛论文  生态区位论文  城市绿地论文  景观格局论文
论文摘要

我国是世界上最大的发展中国家,经济的发展速度迅猛,人口的膨胀使城市化建设与生态环境保护之间产生了一定的矛盾,“人多地少”的国情限制了城市绿地总量,如何在城市绿地的规划和建设中最大程度的发挥绿地的功效成了亟待解决的问题。城市中不同地区的绿化状况并非均质的,绿地所处位置的区位条件有差异较大,而这种差异性会影响城市绿地调节热环境的效果,在不同区位条件下采取差异性的绿地建设措施,可以提高绿地的降温效率。现有对城市绿地降温作用的研究中,少有研究从区位条件差异角度进行。本研究基于地理信息系统技术和遥感技术等技术手段,在生态区位理论和景观生态学理论的基础上,采用单窗算法获取地表温度信息,以北京市为研究区,首先对北京近十余年的城市热岛分布动态变化进行了研究,继而从绿地需求的角度出发,研究基于绿地需求的生态区位划分方法,最后,以海淀区为例,进行生态区位划分实证分析,对不同区位中城市绿地降温效应的差异展开研究,并提出了不同区位绿地的建设措施建议。主要研究结论如下:(1)北京市城市热岛效应明显,热岛在2003年到2014年间从城市西部逐渐向东部转移,极高温区在近十年中均所占比例均较小,热岛强度变化从高温区为主降低为常温区为主又升为次高温区为主。以不同的方位和主体功能区划进行热岛强度等级统计,发现极高热岛强度区在各方位与主体功能区中比例均较小,热岛强度整体变化呈先下降又缓慢回升的变化趋势,并且基本与城市发展重心的变化一致。(2)综合考虑城市绿地现状、热环境现状以及人类活动产生的热贡献因素,建市绿地需求度评价指标,构建绿地需求度综合指数,并以此为依据进行生态区位划分,表示城市绿地区位环境上的差异,将研究区划分为了高、中、低三个绿地需求区。该方法从绿地需求的角度出发,综合了多种影响因素,拟补了常见分区方法的不全面。(3)城市绿地斑块的周长和面积与斑块自身温度呈负相关,斑块形状与自身温度呈正相关,其中绿地斑块的形状比大小的影响程度更强,通过改变绿地的形状,达到降低绿地自身内部温度的目的更好。城市绿地斑块的周长和面积与影响区域范围呈正相关,斑块形状与影响区域范围呈负相关,斑块大小的影响程度在高绿地需求区较强,随着对绿地需求的降低,斑块形状的影响程度逐渐超过斑块的大小。根据绿地斑块特性与影响范围的关系模型,计算得到了不同生态区位中的最佳绿地面积取值范围,可为不同生态区位的绿地规划调整提供参考。(4)高绿地需求区绿地斑块的最大降温距离集中在150m以内,中绿地需求区绿地斑块的最大降温距离集中在200m以内,而低绿地需求区绿地斑块的最大降温距离可达到300m,在150-300m的区间范围内比较集中。对绿地需求度越高的地区,绿地斑块的最大降温距离越近,对绿地需求度较低的地区,绿地斑块的最大降温距离也较远。三个生态区位城市绿地的降温幅度均随距离的增加而减小,并且减小的速度是逐渐变缓的。在100m范围内绿地的降温幅度均为高绿地需求区最低,低绿地的需求区最高。在与绿地斑块较近的距离范围内,对绿地需求度越高的区域,降温的幅度越小,对绿地的需求度越低的区域,降温的幅度越高。而当与绿地距离超过100m时,绿地的降温幅度变得不规律。对不同生态区位中的绿地斑块特性与最大降温距离和降温幅度的关系进行了分析,发现各生态区位中的绿地斑块的周长、面积和形状指数与最大降温距离和降温的幅度关系的散点图分布并没有明显的规律,绿地斑块特性与最大降温距离和降温幅度之间没有明显的相关性,绿地斑块的最大降温距离和各梯度的降温幅度的差异是由区位条件的不同而产生的。(5)城市绿地规模与温度呈明显的负相关关系,但在各生态区位中的降温效果并没有明显的规律。绿地景观的空间格局对降温效果影响更大,其中斑块密度、景观形状指数和景观破碎度在各生态区位中与温度呈正相关,减小绿地斑块密度、绿地景观形状指数和景观破碎度也可以有效降低温度,降温效果随着绿地需求度的降低逐渐增大。景观连接度和景观聚集度与温度呈负相关,增加城市绿地的规模、绿地景观连接度与聚集度可以有效降低温度,随着绿地需求度的降低,降温幅度逐渐增大。绿地斑块密度与绿地景观形状对温度的影响最强,温度的变化幅度在高绿地需求区达到1-2.5℃,随着对绿地需求度的降低,温度的变化幅度也逐渐增大,最高可超过5℃,其他景观格局指标对温度变化幅度的影响均在1℃左右。在进行绿地景观优化工作中,可优先调整斑块密度和景观形状指数,以达到更好的降温效果。

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摘要

ABSTRACT

1. 绪论

1.1. 研究背景

1.1.1. 城市化快速发展使生态环境恶化

1.1.2. 城市绿地对调节城市热环境的重要性

1.1.3. 区位环境对绿地缓解热岛的作用有一定的影响

1.2. 国内外研究进展

1.2.1. 城市热岛效应的研究进展

1.2.2. 区位理论的研究进展

1.2.3. 城市绿地景观的研究进展

1.2.4. 城市绿地与城市热岛效应关系的研究进展

1.3. 研究目的和意义

1.4. 主要研究内容

1.4.1. 北京市城市热岛时空分布变化研究

1.4.2. 基于绿地需求的生态区位划分方法

1.4.3. 不同区位城市绿地斑块的降温作用

1.4.4. 不同区位城市绿地景观格局调节温度的作用

1.5. 主要研究方法

1.5.1. 遥感反演方法

1.5.2. 层次分析法(AHP)

1.5.3. 缓冲区分析方法

1.5.4. 格网样区分割法

1.6. 技术路线

2. 研究区概况与数据来源

2.1. 研究区概况

2.1.1. 地理位置及范围

2.1.2. 自然地理条件

2.1.3. 政治文化条件

2.1.4. 经济条件

2.2. 数据来源与处理

2.2.1. 地表温度数据

2.2.2. 土地利用类型数据

3. 北京市城市热岛效应时空分布变化研究

3.1. 不同年份热岛效应的空间分布

3.1.1. 北京市热岛强度整体分布

3.1.2. 北京市不同区域热岛强度空间分布

3.2. 城市绿地与城市热岛的关系

3.2.1. 不同年份城市绿地与地表温度的关系

3.2.2. 不同区域城市绿地与地表温度的关系

3.3. 本章小结

4. 基于绿地需求的生态区位划分研究

4.1. 生态区位划分方法

4.1.1. 绿地需求度评价指标

4.1.2. 绿地需求度综合指数

4.2. 生态区位划分实证分析

4.2.1. 海淀区生态区位划分单元

4.2.2. 海淀区绿地需求度评价指标体系构建

4.2.3. 生态区位划分指标权重确定

4.3. 生态区位划分结果

4.4. 各生态区位基本特征

4.4.1. 各生态区位绿地现状

4.4.2. 各生态区位热环境现状

4.4.3. 各生态区位土地利用情况

4.5. 本章小结

5. 不同区位绿地斑块的降温作用研究

5.1. 城市绿地斑块特性与自身温度的关系

5.1.1. 高绿地需求区斑块特性与自身温度的关系

5.1.2. 中绿地需求区斑块特性与自身温度的关系

5.1.3. 低绿地需求区斑块特性与自身温度的关系

5.2. 城市绿地斑块特性与影响区域范围的关系

5.2.1. 高绿地需求区斑块特性与影响区域范围的关系

5.2.2. 中绿地需求区斑块特性与影响区域范围的关系

5.2.3. 低绿地需求区斑块特性与影响区域范围的关系

5.3. 不同区位城市绿地斑块的降温幅度

5.3.1. 高绿地需求区绿地斑块降温幅度

5.3.2. 中绿地需求区绿地斑块降温幅度

5.3.3. 低绿地需求区绿地斑块降温幅度

5.4. 结果与分析

5.4.1. 不同生态区位绿地斑块与自身温度关系的对比

5.4.2. 不同生态区位绿地斑块与影响区域范围关系的对比

5.4.3. 不同生态区位绿地斑块的降温幅度对比

5.5. 本章小结

6. 不同区位绿地景观格局调节温度的作用

6.1. 研究区单元划分与景观指数选择

6.2. 各生态区位景观格局与温度的关系

6.2.1. 高绿地需求区景观格局与温度的关系

6.2.2. 中绿地需求区景观格局与温度的关系

6.2.3. 低绿地需求区景观格局与温度的关系

6.3. 结果与分析

6.3.1. 不同生态区位绿地规模与温度的关系

6.3.2. 不同生态区位绿地景观格局与温度的关系

6.4. 本章小结

7. 结论与展望

7.1. 研究结论

7.2. 研究创新点

7.3. 研究不足与展望

参考文献

个人简介

导师简介1

导师简介2

获得成果目录

致谢

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