【摘 要】
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城市热岛、城市静风等城市近地气候问题已成为影响居民健康和城市可持续发展的重大隐患。绿地系统具有调节近地气候、吸收污染等诸多生态效益,科学的绿地系统布局能在一定程度上改善近地气候问题。作为多尺度、多层次的综合系统,不同尺度下绿地空间格局与近地气候的关联规律是进行绿地系统规划的科学依据之一。然而,受数据源限制,多数研究主要集中探究微观街区尺度绿地空间格局与近地气候的关系,对市域、中心城区范围的研究较为
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城市热岛、城市静风等城市近地气候问题已成为影响居民健康和城市可持续发展的重大隐患。绿地系统具有调节近地气候、吸收污染等诸多生态效益,科学的绿地系统布局能在一定程度上改善近地气候问题。作为多尺度、多层次的综合系统,不同尺度下绿地空间格局与近地气候的关联规律是进行绿地系统规划的科学依据之一。然而,受数据源限制,多数研究主要集中探究微观街区尺度绿地空间格局与近地气候的关系,对市域、中心城区范围的研究较为缺乏。本研究旨在探究市域、中心城区两个尺度下绿地空间格局与近地风温场的关联规律。研究结论将为不同尺度绿地系统规划调节近地风热环境提供理论依据、数据支撑和指标参考,有助于探索改善城市环境质量的绿地系统规划设计原则与方法。本文利用遥感(RS)与地理信息系统(GIS)空间分析技术,引入广州市卫星影像、广州市地面气象自动站逐时数据、广州市土地利用规划等多源数据,结合景观格局分析、空间计量、统计学分析等方法,主要研究工作及结论如下:(1)多源数据处理与集成方法研究利用遥感解译、图形矢量化、空间插值等方式处理多源数据;并利用Arc GIS中的模型构建器(Model Builder)建立快速提取、集成多源数据的数据集成模型。通过构建多源数据处理与集成流程,为绿地空间格局与近地风温场特征分析提供方法与数据基础。(2)多尺度绿地空间格局与近地风温场特征分析在市域尺度,以绿地面积、空间位置为水平格局指标,以乔木林地比例、灌木林地比例、草地比例为垂直结构指标解析绿地空间格局特征;利用风温场的等级梯度分区与风速/温度数值的分布频率解析风温场分布特征。在中心城区尺度,以绿地的绿地率、人均绿地面积、斑块密度、斑块形状等九项指标为水平格局指标,乔木林地比例等三项指标为垂直结构指标解析绿地空间格局特征;利用风速比、热岛强度两个关键指标解析近地风温场特征。为绿地空间格局与近地风温场关联研究提供分析基础。结果显示绿地空间格局与近地风温场均存在显著的空间分异,并在不同区域出现高/低值聚类现象。(3)市域尺度:广州市域绿地空间格局与近地风温场关联性研究在市域尺度,通过叠合绿地水平格局图与近地风温场图分析绿地水平格局与近地风温场的关联性。结果显示,面积大于30 km~2的生态公园与高风速(≥1m/s)风场、低温区的叠合吻合;绝大部分区域绿地的分布与低温区的叠合吻合,但农业区域绿地则与高温区相关联。通过划分5km×5km网格提取指标数据,分析绿地垂直结构指标与近地风温场联性。结果显示,绿地中乔木林地比例与风速呈正相关,与温度负相关;灌木林地比例、草地比例与风速、温度均呈正相关。其中,三项指标与风速的拟合程度较低,与温度能进行一定程度的拟合;乔木林地比例、灌木林地比例分别能解释冬季温度差异的29.7%、24.3%,夏季温度差异的12.9%、12.8%,草地比例能解释冬季温度差异的17.2%。(4)中心城区尺度:广州中心城区绿地空间格局与近地风温场关联性研究在中心城区尺度,通过划分2km×2km网格提取指标数据,分析绿地水平格局指标、垂直格局指标、其他影响因素指标与风速、温度的关联性,并进一步探究其回归关系。结果显示,水平格局指标中的绿地率、最大斑块指数、临近度、聚集度、斑块数量、斑块密度、形状指数;垂直格局指标中的乔木林地比例、灌木林地比例、草地比例;其他影响因素指标中的水域面积、建筑平均高度、建筑密度与风温场显著相关。回归分析结果显示,在与风温显著相关指标中,人均绿地面积、乔木林地比例能解释冬季风速差异的11.9%、12.8%,水域面积能解释夏季风速差异的12.4%,建筑平均高度分别能解释冬、夏季风速差异的15.4%、24.5%;绿地率、聚合度分别能解释夏季温度差异的12.0、13.0%,乔木林地比例、草地比例各自能解释夏、冬季温度差异的21.1%、11.0%,灌木林地比例能分别解释冬、夏季温度差异的14.5%、19.6%。
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