长沙市主城区绿色空间格局演变与地表温度的空间关系.pdf
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1、第 卷 第 期 年 月江 苏 林 业 科 技 文章编号:()长沙市主城区绿色空间格局演变与地表温度的空间关系朱格格,陈雨如,杨 佩,王升红,陆东芳(福建农林大学,福建 福州)收稿日期:;修回日期:基金项目:福建省社科规划项目“泉州海洋文化景观网络构建与整体性保护研究”();福建农林大学校级重点教改项目“架构智慧 生态系统,助推风景园林教育数字化转型”()作者简介:朱格格(),女,河南周口人,硕士研究生。主要研究方向为园林与景观设计。:通信作者:陆东芳(),女,福建仙游人,副教授,硕士生导师。主要从事风景园林规划与设计研究。摘要:利用长沙市主城区 年、年和 年的 遥感影像进行地表温度反演和土地利
2、用分类,利用相关空间分析理论方法,探讨研究区绿色空间与地表温度的格局特征以及 者的空间关系。结果表明:年,研究区绿色空间面积减少,破碎化程度先减弱后增强,景观多样性增加,边界形状复杂程度降低;绿色空间与地表温度均呈显著的空间正相关性;绿色空间聚集的山地丘陵,地表温度较低,而绿色空间分布较少的城市建成区,地表温度较高;绿色空间各面积指数与地表温度为负向关系,斑块密度与地表温度为正向关系,且相关性增强;边界密度、香农均匀度、景观形状指标、景观分割度与地表温度 年为负向关系,年及 年为正向关系,且相关性先增强后减弱。绿色空间是生态环境的重要组成部分,探索其对地表温度的影响机制,对有效缓解城市热环境意
3、义重大。关键词:绿色空间;地表温度;格局演变;空间自相关;空间自回归模型中图分类号:;文献标志码:,(,):,;,:;第 期朱格格等:长沙市主城区绿色空间格局演变与地表温度的空间关系 研究区概况与研究方法 研究区概况本研究选取长沙市区的芙蓉区、天心区、开福区、岳麓区和雨花区作为研究区域,面积约为 (如图)。长沙市属于亚热带季风气候,雨热同期,盛夏酷热,严寒期短。地势起伏较大,水系发达,东北、西北部山地高峻,中部较平缓,湘江由南至北贯穿中部。土地覆被类型主要为林地、耕地。至 年末,长沙市常住人口占全省 ,地区生产总值占全省 ,城镇化率由 年 增至 。城市化水平快速提高,研究区热岛效应问题随之增强
4、。数据来源与处理本研究的数据来源于美国地质调查局网站(:),下载了成像时间接近且云量较小的 年 月 日和 年 月 日 影像,年 月 日及 月 日 影像。并进行预处理,如辐射定标、大气校正和镶嵌剪裁等。图 研究区位置 绿色空间提取 利用 软件,使用最大似然法监督分类,根据长沙市土地利用现状,对其土地利用类型进行绿地、水体、耕地、未利用地及建设用地划分,期解译结果的 系数均大于,精度符合要求。利用 软件进行重分类,分为绿色空间和非绿色空间,将绿地和耕地作为绿色空间提取出来(如图),进行绿色空间的景观格局分析。图 年研究区绿色空间时空分布 地表温度反演 基于 软件使用大气校正法对长沙市主城区 年、年
5、及 年的地表温度进行反演。首先利用获取的植被归一化指数()可计算出植被覆盖度(),进而求出地表比辐射率(),然后将其与大气校正后得到的热红外波段辐射定标结果相结合,获得黑体辐射亮度(),最终依据普朗克函数进行地表温度计算。研究方法 移动窗口法分析景观格局一般指各景观组成单元在空间上的分布组合,景观格局指数是指能浓缩反映景观格局空间结构特征的定量指标。在充分理解各景观格局指数生态学意义的前提下并参照前人研究,为分析研究区绿色空间与地表温度的关系,选取如下景观格局指数:景观类型比例()、斑块密度()、最大斑块面积比例()、边界密度()、平均斑块面积()、香农均匀度()、景观形状指标()和景观分 割
6、 度()。通 过 使 用 软件的移动窗口功能,设定 的正方形分析窗口,从研究区的左上角开始,逐步向右下角移动,以计算出窗口中绿色空间的景观指数,然后将其赋予一个中心栅格,从而得到每个景观指数的栅格图。接着运用 软件,可统计出每个窗口地表平均温度、景观指数,并将它们进行归一化处理,后将 者耦合,分析其关系。空间自相关分析空间自相关研究空间变量与其周围变量之间的空间相关性,从而分析这些江苏林业科技第 卷空间变量的空间分布特征。依据空间变量的属性值存在趋同聚集、趋异聚集还是随机分布,分为正相关、负相关和空间无关。关于空间自相关分析的方法,有全局空间自相关和局部空间自相关,常用的空间相关性指数为 。全
7、局空间自相关主要度量在整个研究区域内各区域单元与邻近区域空间单元之间的相似性,反映的是空间依赖性。但空间整体分布通常趋于不平稳,使用局部空间自相关可识别不同空间位置上存在的局部空间聚集,反映的是空间异质性。此外,双变量空间自相关分析,可有效反映 个不同的空间属性在研究区域的空间相关性。本研究借助 软件中的空间分析模块进行相关分析。空间自回归模型借助 软件中的回归分析模块,利用地表温度与绿色空间景观格局指数进行空间自回归分析,公式为:在公式中,是因变量即地表温度,是自变量即各类绿色空间景观指数,和 分别代表因变量本身和残差的空间权重矩阵,是空间滞后项的系数,是自变量的回归系数,是一个常数,是随机
8、误差项,是一个服从均值、方差 的随机误差,是空间误差项的回归系数。公式中不同参数设置为,能形成 种空间模型,本研究仅对其中 种进行考虑。当 ,时,即普通线性回归模型();当 ,时,即空间滞后模型();当,时,即空间误差模型()。对 模型回归后的残差应用 检验,用于判断显著空间依赖性是否存在,若存在则需考虑 与 模型。为判断 者何为更合适的回归模型,首先比较 与、与 统计量的显著性,若 者的显著性相同,最终选择拉格朗日乘子()检验结果大的模型。此外,通过对比最大似然对数()、赤池信息量准则()、指标()也可衡量模型优劣。越大,、数值越小,即模型拟合效果越好。结果与分析 绿色空间与地表温度的空间分
9、布 绿色空间的格局特征分析如表 所示,景观类型比例()、最大斑块面积比例()和平均斑块面积()均先增后降,从 年 增至 年 ,又下降至 年 ,从 年 增至 年 ,又下降至 年 ,从 年 增 至 年 ,又下降至 年 。表明研究区绿色空间面积先增后减,整体上绿色空间比例、最大斑块面积和平均斑块面积均降低,优势度下降。斑块密度()、边界密度()与景观分割度()均先降后增,从 年 降至 年 ,又增至 年 ,从 年 下降至 ,又增至 年 ,由 年 降至 年 ,又增至 年 。表明研究区绿色空间被分割程度高,破碎化程度先减弱后增强,整体上略有好转。香农均匀度()可以作为反映空间中景观各类型斑块分布均匀程度的
10、指标,其值越趋近于,说明斑块分布越均匀。如表 所示,由 年的 降至 年 ,又增至 年的 ,研究区内绿色空间的景观多样性增加,空间分布趋向均衡。景观形状指标()能够反映斑块形状复杂性。如表 所示,呈下降趋势,年、年 年分别为 ,和 。结果表明研究区绿色空间形状边界不规则,离散较为严重,但整体上形状复杂程度逐渐降低。表 绿色空间景观格局指数年份景观类型比例斑块密度最大斑块面积比例边界密度平均斑块面积香农均匀度景观形状指标景观分割度 第 期朱格格等:长沙市主城区绿色空间格局演变与地表温度的空间关系 景观类型比例()可反映绿色空间占景观总面积的比例,以绿色空间的 为变量进行全局与局部空间自相关分析,其
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