雨夜诀别绿地景观热环境效应的遥感研究-测绘科学

绿地景观热环境效应的遥感研究-测绘科学

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摘 要
利用快鸟影像提取绵阳市绿地斑块，ＴＭ 影像反演地表温度。根据Ｋｒｉｇｉｎｇ算法绘制等温线，以等温线分布图为基础精确确定降温边界、降温范围及边界温度，并对绿地斑块平均温度与面积、周长等指标的关系进行回归分析。研究结果显示：斑块平均温度与其面积、周长、形状指数无相关性，与植被覆盖度存在显著负相关关系，确定性系数超过０．５；每个斑块空间降温效果差异显著，等温线密集的地方降温速度快，稀疏的地方降温速度慢；统计降温边界温度、降温幅度和降温范围３个指标，降温边界温度最大值与最小值相差２．６℃；降温幅度集中在０．５～１．５℃之间，平均降温幅度值为０．９７ ℃；最大降温范围值为１１３ｍ，最小值为１５ｍ，平均值为６０ｍ。降温范围、降温幅度与面积、周长等指标无显著相关性。
引用格式
引用格式：李海峰，李永树， 卢正， 等． 绿地景观热环境效应的遥感研究［Ｊ］．测绘科学，２０１８，４３（１）：６６-７２．
正文
城市化导致城市下垫面性质发生显著变化，大量人造景观代替土壤、植被等自然景观。原有的城市生态平衡遭到人为破坏。与此同时， 大量温室气体和有毒气体肆意排放进一步加剧城市微气候的变化，由此引起的热环境问题严重制约城市健康发展。已有研究表明城市绿地在降温增湿方面具有显著效果。
目前，对城市绿地影响热环境方面的研究主要采用实地观测法和遥感影像法。文献［４-５］ 通过测量城市绿地与周边环境的温差， 分析其降温效果。文献采用ＬａｎｄｓａｔＴＭ／ＥＴＭ＋遥感影像对绿地斑块的面积、周长和形状指数、植被覆盖度与地表温度相关关系进行研究，分析绿地降温范围及降温效果， 并得出一些重要结论。
然而，目前大多数遥感研究是以ＴＭ／ＥＴＭ＋或ＭＯＤＩＳ等中、低分辨率影像为数据源提取样本数据，通过缓冲区分析确定绿地降温范围， 研究绿地的降温效果。但实际上ＴＭ 等影像空间分辨率有限，存在大量混合像元， 很难保证提取样本数据的精度。样本质量好坏将决定后续分析的可靠性。另外， 缓冲区分析时， 缓冲半径的精确确定是一个难点，目前大多数学者确定缓冲区半径的方法是采用多次缓冲， 然后计算各次缓冲区平均温度与绿地温度差异周开开，将此差异与阈值（一般选择０．３ ℃）比较，确定缓冲半径，该方法不但准确性较低并且数据处理工作量大。
本文利用高分辨的ＱｕｉｃｋＢｉｒｄ 影像提取绿地样本数据，提高样本提取精度。在影响范围确定上，根据Ｋｒｉｇｉｎｇ插值法生成全部样本的等温线分布图，以分布图为依据确定绿地降温边界线和边界温度，结合等高线的相关理论， 通过量测多个典型方向上降温距离精确确定绿地降温范围， 最后通过统计分析和回归分析等方法对绿地降温效果进行定量研究。
以四川省绵阳市主城区以内的涪城区、游仙区为研究区域。选择美国陆地卫星ＬａｎｄｓａｔＴＭ５（轨道号１２９／３８）和ＱｕｉｃｋＢｉｒｄ影像为数据源，ＴＭ影像热红外波段的空间分辨率为１２０ｍ，其余波段的空间分辨率为３０ ｍ，ＴＭ 影像用于反演陆地表面温度。融合后的ＱｕｉｃｋＢｉｒｄ 影像空间分辨率为０．６１ｍ，用于提取绿地样本数据。影像质量好清晰无云。
一般而言，城市绿地斑块自身温度比周边非植被下垫面（除水体）温度低，因此会对周边热环境产生一定程度的降温作用。另外， 城市绿地对于改善城市热环境和调解碳氧平衡等方面都起着至关重要的作用。一直以来学者们采用不同的研究方法、从不同角度对城市绿地斑块与城市热环境的相关关系进行了分析。
大多数学者选择缓冲区分析的方法。该方法虽然简单易行， 但是存在一定的不足之处， 实际上绿地景观对周围热环境的降温作用受地理位置、周围环境等多种因素的共同制约， 即使降温幅度相同，但在空间分布上也存在显著差异， 主要体现在降温效果、范围上， 因此， 采用同一个缓冲半径进行统计分析所得结论不客观、准确。
城市绿地对周围热环境有一定的降温效果，在城市规划过程中应合理规划， 并且重点考虑其植被覆盖度指标。分析过程借助了ＡｒｃＧＩＳ 和Ｍａｔｌａｂ两个软件，完成空间分析和样本统计等工作。研究得出了３点结论。
１）涪江和安昌河将绵阳市分割成３个部分，其中位于东侧的部分整体温度相对较低， 其中科学城最为突出。
２）采用地学统计方法对绿地斑块平均温度与斑块面积、周长、形状指数和植被覆盖度进行回归分析。发现前３个指标与斑块平均温度不存在显著的相关性，确定性系数为０．２左右，而植被覆盖度与平均温度存在显著负相关关系， 确定性系数超过０．５，通过Ｍａｔｌａｂ 绘制的地温、植被覆盖度变化曲线也很好的证实了这一点。
３）对每个绿地斑块绘制等温线， 通过等温线确定降温边界温度、降温幅度和降温范围并对上述３ 个指标进行统计发现： 降温边界温度值差异较小， 最大值为２７．２５ ℃ ， 最小值为２４．６５ ℃ ， 二者相差２．６ ℃ ；７３％ 的样本降温幅度在０．５ ℃ ～ １．５ ℃ 之间， 降温幅度小于０．３ ℃ 的斑块２ 个， 降温幅度大于２ ℃ 的斑块１个， 平均降温幅度值为０．９７ ℃ ；９３％ 的样本降温范围小于１００ ｍ， 从概率统计的角度认为，１００ ｍ 可以作为样本降温范围的极限参考值，因此， 在规划绿地景观时过度的强调增加面积并不能达到理想效果。雨夜诀别
2018年（第43卷）第1期
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编辑：邓国臣 dc_217@126.com
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