不透水面聚集密度与城市热环境响应规律研究

发布时间：2020-06-13 23:52

【摘要】：针对以往城市热岛效应研究多基于行政边界、不透水面聚集密度与城市热环境响应规律研究不足的问题,本文以济南市为例,基于Landsat 8和NPP-VIIRS夜间灯光数据,结合生态景观格局指数,研究城市热环境的时空分布格局,探讨不透水面聚集密度与城市热环境(城市地表温度、热岛等级)响应规律,为合理防治城市热岛效应提供科学依据。本文主要研究内容包括:(1)采用不透水面聚集密度法、监督分类法和阈值法三种方法提取济南市主要建城区和郊区范围。(2)利用城郊温差法计算热岛强度(urban heat island,UHI),研究热岛强度等级的空间分布特征。选取斑块密度(patch density,PD)、各类斑块面积所占百分比(percentage of landscape,PLAND)、最大斑块指数(largest patch index,LPI)、聚集度指数(clumpy index,CLUMPY)4个景观指数,研究城市主要建城区热岛强度等级多时空尺度的演变规律。(3)研究不透水面聚集密与城市热环境的响应规律,探索其响应的临界点,为济南合理防治热岛效应提供科学依据。研究表明:(1)采用不透水面聚集密度法、监督分类法和阈值法分别提取济南市主要城建区范围,监督分类提取精度为89.82%,不透水面聚集密度与夜间灯光数据提取的济南市主要建城区边界轮廓大体相似,不透水面聚集密度提取精度高达92.05%,而夜间灯光数据提取的精度为86.50%。相对而言,不透水面聚集密度提取建城区边界精度高。但NPP-VIIRS夜间灯光数据提取方法更加方便快捷,尤其适用于大区域的建城区范围提取。(2)在时间尺度上,多时相热岛强度计算结果显示:2013年、2017年热岛强度分别为1.17℃、2.75℃,增长1.58℃。PD、PLAND、LPI、CLUMPY景观指数计算结果表明:城市热岛强度呈增长的趋势,研究区呈现出“面积大、分布集中”的多中心城市热岛格局。(3)在空间尺度上,通过转移矩阵模型,分析热岛等级景观指数在不同空间尺度之间的信息转移情况可知:不同热岛等级景观指数受空间尺度的变化影响显著。根据景观指数在不同空间尺度上的变化规律,可将其分为3类:增加型、减少型和波动型。PD、CLUMPY存在明显“尺度效应”,而PLAND和LPI在各热岛等级间存在交替变化规律。(4)地表温度随不透水面聚集密度的增加而增加,有非常显著的相关性。槐荫区、历下区、市中区、天桥区两者之间的相关系数分别为:0.80、0.75、0.73、0.81。地表温度随不透水面聚集密度的增长变化有着明显的“临界点”,可大致分为剧烈型、缓慢型和稳定型三种类型。在0到10%之间地表温度随不透水面聚集密度的变化比较剧烈;10%~40%之间地表温度随不透水面聚集密度的变化比较缓慢;在40%之后地表温度随不透水面聚集密度的变化比较平稳。(5)依据地表温度随不透水面聚集密度增长变化的过程中出现临界点的情况,将济南市不透水面聚集密度分为三个等级:低聚集密度区、中聚集密度区、高聚集密度区。不透水面聚集密度和地表温度等级都表现为以高密度聚集区和高温区为中心,呈现逐步向外扩散的趋势,两者间存在较好一致性。 【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X16

【图文】：

山东建筑大学硕士学位论文仍不明确。因此，加强对城市建城区的提取，热岛强度时空特征与不透水面聚集密度的应规律，具有巨大研究与应用潜力。 研究目标与内容（1） 研究目标针对以往城市热岛研究多基于行政边界、不透水面聚集密度与城市热环境响应规律研不足的问题，以济南市为例，采用基于 IBI 指数提取济南城市建城区和郊区，研究不同岛强度等级的空间分布特征。进而，研究城市建城区热岛强度的时空演变规律。探索地温度空间分布特征与不透水面聚集密度响应关系，并确定其响应的临界点。（2） 研究内容

-郊温差法对主城区热岛强度计算，并对热岛等级进行划分。采用 PD、PLAND、LPLUMPY 四个景观格局指数，研究热岛等级的时空变化规律。3) 不透水面聚集密度与城市热环境研究，并探索响应临界点利用 Landsat 8 计算 IBI 指数，提取研究区不透水面分布；计算不透水面聚集密度，人工建筑聚集区；然后利用回归模型，研究城市热环境与不透水面聚集密度的响应规逐步探索响应的临界点。.4 研究区概况济南市坐落在山东省中西部，处于黄河下游。地理位置在 36°32′N—36°51′N16°49′E—117°14′E 之间，属于中纬度地区，四季分明。处于鲁中南低山丘陵与鲁西北平原的交接地带，南靠泰山，北跨黄河，，并拥有“七十二泉”著称。济南以北与德州邻，以南与莱芜、泰安相连，东接淄博市，西连聊城，东北接连滨州市，南北跨越大66 千米，东西跨越大概 138 km，总面积大约有 8177 km2，市区的占地面积大约 3257 km

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本文编号：2711935