基于Landsat 8卫星影像和地表参数的宿州市城市热岛效应分析

以2013年4月28日的Landsat8影像为数据源,以安徽省宿州市为研究对象,以ENVI 5.1遥感软件为平台,分别提取宿州市土壤调节植被指数、改进的归一化水体指数、增强型裸土指数和增强的指数型建筑用地指数,然后利用单窗算法对热红外波段(第10波段)影像进行热辐射亮度和地表亮度温度反演,将地表亮度温度归一化处理(值在0~1之间),采用等差级数把宿州市城市热岛效应分为强绿岛区(0~0.2)、绿岛区(0.2~0.4)、正常区(0.4~0.6)、热岛区(0.6~0.8)和强热岛区(0.8~1.0)。在此基础上对城市热岛效应与土壤调节植被指数、改进的归一化水体指数、增强型裸土指数和增强的指数型建筑用地指数进行分析,找出地表亮度温度和这些地表参数间的定量关系。研究结果表明:(1)宿州市建成区的地表亮度温度比相邻郊区高,城市热岛效应显著;(2)城市热岛效应与土壤调节植被指数(SAVI)呈负相关;(3)城市热岛效应与增强型裸土指数(EBSI)呈正相关;(4)城市热岛效应与改进的归一化水体指数(MNDWI)呈负相关,适度增加水体面积对抑制城市热岛效应具有一定的积极作用;(5)城市热岛效应与增强的指数型建筑用地指数(EIBI)呈正相关。     

基于遥感数据的银川市城市公园对城市热环境降温效应分析

[目的] 研究宁夏回族自治区银川市城市公园对城市热环境降温效应的影响,为改善城市热环境措施的制定提供科学依据。[方法] 基于Landsat 8数据反演了银川市城区17个公园的地表温度,利用景观格局和缓冲区分析方法,探讨城市公园斑块特征和景观空间结构特征对城市内部热环境的响应规律,定量分析城市公园对周边环境降温效应的辐射范围和变化幅度,研究典型公园水域景观的热环境效应。[结果] ①银川市公园景观斑块特征差异较为显著且对其内部温度影响明显,其内部温度与面积、周长呈显著负相关,而与周长面积比呈显著正相关。②公园内部温度与公园景观构成、斑块形态特征和景观空间分布特征关系密切,降温效应与绿地和水体面积显著负相关,与公园景观形状指数、绿地景观形状指数、不透水面形状指数以及水体聚集度指数显著负相关。③17个公园景观对周边热环境降温效果较为显著,拟合结果显示最大降温影响距离主要分布在200—300 m之间,总体上对100 m区域范围内降温效果最为明显。④面状水域能够有效降低水域周边地表温度,比线状水域对城市热岛效应具有更好的降温效果。[结论] 在城市公园规划和设计时,应综合权衡公园斑块和景观空间结构特征对其降温效果的影响,适当增加公园和绿地斑块边界形状的复杂度,进而更好地改善城市热环境。     

浙江省湖州市土地利用和覆被变化对热岛效应的响应

[目的]探讨浙江省湖州市区土地利用和覆被变化(LUCC)对城市热岛效应的响应及影响因素的相关性,为湖州市生态环境可持续发展提供科学的理论依据。[方法]以湖州市区2000,2005,2010和2015年的Landsat TM和Landsat OIL 4期遥感影像为基础,基于GIS和RS技术,运用土地利用分类和地表温度反演,结合土地利用类型的开发度和重心偏移分析了LUCC,并借助主成分分析法探讨其与城市热岛效应之间的关系。[结果]①近15 a来,湖州市区建设用地面积占总面积的50%,耕地面积大幅度减少;吴兴区建设用地重心向西南方转移,南浔区建设用地向东北方转移。②随着湖州市区地表温度逐渐升高,2015年最高温度达38.6℃,而且高温区面积也在日益扩大。③建设用地的不断开发导致高温区面积的大范围扩张,城市水系分布有利于缓解城市下垫面温度的升高。④近15 a湖州市区第一主成分中的荷载量对地表温度变化影响较大,且荷载因子位于土地利用类型中。[结论]湖州市区土地利用进入缓慢变化时期,建设用地面积日益增加,地表温度随之上升,影响地表温度变化的主要荷载因子和土地利用类型有关。     

快速发展的中小城市地表热环境及水体温度调控作用研究——以山东省滨州市为例

[目的]调查研究山东省滨州市城区的地表热环境和水体对温度的调节作用及影响因素,为城市水体布局规划提供科学依据。[方法]利用2009,2014年的Landsat影像,使用单窗算法反演地表温度并进行归一化以分析不同用地类型地表温度分布特征,通过在温度测线上布设温度点的方法和水体特征统计,分析水体对温度的调节作用及影响因素。[结果](1)夏季地表温度表现为:建筑用地耕地林地水体,冬季耕地林地建筑用地水体,夏冬季平均热等级表现为:建筑用地耕地林地水体。(2)水体温度调节作用与距离表现出较强的非线性关系。(3)大面积水体有更好的降温效果;在面积相同的条件下,多个小面积水体将比单一大面积水体有更大的温度调节面积。(4)水体周边非建筑用地比例增加会提高水体降温影响范围。(5)水体面积较小时,周长面积比越小,则水体降温影响范围越大。[结论]滨州市城区水体的温度调节作用与距离表现出较强的非线性关系,并受到水体面积、边界复杂性和周围用地构成的影响。     

三江平原水旱田分布对遥感反演局地地表温度的影响

土地利用剧烈变化对局地气候的影响是当前全球变化与可持续研究关注的焦点问题。该文基于2017年6月16日Landsat 8卫星遥感影像反演耕地利用剧烈变化的三江平原北部地区地表温度数据,刻画了研究时点水旱田分布对地表温度影响的空间特征。结果表明,研究区水田旱地面积占耕地总面积比例分别为58.12%、41.88%,水田平均地表温度比旱地低9.87℃;在村域尺度上,水田面积占比与地表温度均值在0.01水平(双侧)上呈显著负相关关系(P0.01),该研究时点上水田对地表热环境存在较为明显的降温作用。水旱田不同下垫面因含水量及蒸散量不同造成的能量传递过程差异,使得其分布格局成为地表温度值分异的主要原因。     

基于LandsatTM/ETM~+的西安市城市热岛效应时空演变

为了对西安市城市热岛时空演变特征进行研究,以1990,2002,2007年三景Landsat TM/ETM＋遥感影像为数据基础,分别反演出1990,2002,2007年西安市亮度温度,并对其进行极值归一化处理。将处理结果分为6个等级,对比分析西安市3个时期的城市热岛比例指数（URI）。通过分析归一化植被指数（NDVI）与城市热岛效应的关系进一步研究了植被覆盖对城市热岛效应的影响。结果表明：（1）1990—2007年,西安市城市热岛比例指数不断上升,西安市城市热岛效应逐年增强;（2）1990—2007年,西安市城市热岛效应呈现出散点状—片状—连片状的空间形态变化特征,并由莲湖区、新城区、雁塔区、碑林区向未央区、灞桥区扩散;（3）NDVI与城市热岛效应呈负相关性,适当增加城市绿地对于缓解城市热岛效应具有积极作用。     

基于Landsat-8数据的合肥市主城区地表温度反演研究

基于2019年3月12日Landsat-8 TIRS遥感影像数据,通过大气校正法,在ENVI和ArcGIS软件的支持下,对合肥市主城区进行地表温度反演,并通过叠加矢量数据分析。结果表明:运用Landsat-8 TIRS遥感影像数据进行地表温度反演方法可行;工业生产强度与城市地表温度高低可能呈正相关性;各地物类型表面温度由高到低排序依次是建筑物、道路、裸地、植被和水体;合肥市主城区地表温度由市中心向外逐渐降低。     

基于Landsat 8遥感影像的黔中水利枢纽工程区土壤含水量反演分析

为了获取黔中水利工程区土壤含水量的变化情况,基于2013—2018年的Landsat 8地表温度产品数据(LST)和植被指数产品数据(NDVI),采用植被供水指数(VSWI)法,反演研究区不同年份土壤含水量,结合实测数据进行精度验证,探讨了研究区土壤含水量分布的时空异质性及主要影响因素。结果表明:(1)基于Landsat 8影像反演的土壤含水量和实测数据具有较好的正相关性,表明Landsat 8影像适于研究区土壤含水量反演;(2) 2013—2018年研究区土壤含水量在时间上表现出波动升高的趋势,年平均增速为0.91%,在空间上呈现出西南部高、东北部低的趋势,以湿润为主;(3) 6年来研究区平均土壤含水量类型发生明显的变化,其面积变化幅度以增加为主;(4)研究区土壤含水量与温度均呈中度负相关,而与降雨量在毕节等部分地区呈高度正相关,在其余地区则呈中度正相关。利用Landsat 8遥感影像数据和植被供水指数(VSWI)可以实现研究区的土壤含水量反演,研究结果可为该地区土壤含水量动态监测和改善区域生态环境提供科学依据。     

基于CA-Markov模型的山东省临沂市土地利用格局变化研究及预测

以山东省临沂市为例,基于1990年、2000年和2010年Landsat TM影像数据,运用马尔科夫(Markov)转移矩阵及地学信息图谱理论分析20a的土地利用格局变化,并利用CA-Markov模型对2020年研究区域的土地利用类型进行预测和模拟。结果表明:(1)耕地面积不断减少,但仍为研究区域的基质景观,建设用地面积不断增加,耕地转移成建设用地是土地转移的主要轨迹。(2)耕地—耕地—耕地为代表的稳定型图谱的面积最大,分布最广;反复变化型图谱所占比例较小。(3)2020年土地利用类型预测结果显示,土地利用格局将保持1990—2010年的变化趋势,耕地面积主要转出为建设用地。区域的优势景观仍为耕地,其次为建设用地;林地、水体、草地和未利用地面积变化较小,处在相对的动态平衡状态。研究结果为临沂市土地资源社会经济和环境生态协调发展提供了重要的参考依据。     

快速城市化地区土地利用类型对热环境的影响——以广东省东莞市为例

以快速城市化的典型地区广东省东莞市为例,利用Landsat/TM资料反演地表真实温度,将反演结果与土地利用分类数据进行叠加分析,获取不同地类的地表温度信息.通过引入效应和权重概念、改进现有热贡献指数、建立冷贡献指数等,形成不同土地利用类型热环境效应的定量评价体系.结果表明,热效应的大小顺序为:水域<林地<草地<耕地<建设用地,热贡献指数大小顺序为:水域<草地<林地<耕地<建设用地,冷贡献指数大小顺序为:草地<建设用地<耕地<林地<水域.水域具有最小的热效应-4.427℃、最大的冷贡献指数35.765%,对区域的低温效应显著;建设用地具有最大的热效应3.132℃、最大的热贡献指数59.628%,是区域内高温区最集中的地类.     

国外城市土地整理及对中国合理用地的启示

城市土地整理是提高城市用地效率和优化城市土地利用的重要技术手段,把它介绍给许多亚洲发展中国家是20世纪城市规划中最重要的国际合作之一.中国经济持续发展,城市用地扩展迅速,现今形成的城市土地利用格局不易逆转,对未来城市发展影响很大.但中国城市土地整理还处于起步阶段,有必要借鉴国外较为成熟的城市土地整理技术,合理规范未来城市用地发展和保护有限的耕地资源.该文首先分析讨论了国外城市土地整理的对象、目标、地位和主要功能,然后从5个方面探讨了土地整理在中国城市用地发展和城市用地管理中的作用.     

国外城市土地整理及对中国合理用地的启示

城市土地整理是提高城市用地效率和优化城市土地利用的重要技术手段，把它介绍给许多亚洲发展中国家是20世纪城市规划中最重要的国际合作之一。中国经济持续发展，城市用地扩展迅速，现今形成的城市土地利用格局不易逆转，对未来城市发展影响很大。但中国城市土地整理还处于起步阶段，有必要借鉴国外较为成熟的城市土地整理技术，合理规范未来城市用地发展和保护有限的耕地资源。该文首先分析讨论了国外城市土地整理的对象、目标、地位和主要功能，然后从5个方面探讨了土地整理在中国城市用地发展和城市用地管理中的作用。     

耕地适宜性评价及其在新增其他用地配置中的应用

针对城市边缘带建设用地快速增长与农用地大量减少的矛盾,构建了土地自然生产潜力评价系统和土地发展压力评价系统两大部分组成的土地适宜性评价方法体系,并以北京市平谷区王辛庄镇为例,评价了城市边缘带土地的自然生产潜力和发展压力,划分了9大耕地适宜性分区,探讨其评价结果在新增建设用地时空配置中的应用途径和方法。结果表明：王辛庄镇60%以上的土地都具有较强的耕地适宜性,约50%的土地都承载着较大的发展压力,不同的规划目标导向下具有不同的新增建设用地配置时空顺序。该适宜性评价方法为城市边缘带新增建设用地的配置提供了明晰的数据基础。     

三峡库区耕地城镇化及城镇扩展测度

根据1975、1987、1995、2000和2005年的遥感影像解译出的城镇用地数据,分析了城镇扩展过程中耕地占用的规律,采用城镇用地扩展强度、城镇用地扩展极核、城镇用地扩展类型、城镇用地扩展紧凑度、城镇用地分维数等理论模型从数量上对研究区城镇用地的扩展进行了对比分析,然后采用缓冲区分析从空间上对研究区在不同缓冲区带内的扩展轨迹开展了对比分析。研究结果表明耕地占用较多的是重庆市区、渝北区;受重庆市区和渝北区生长极核的影响,邻近区县的扩展强度比较大;总的来看其扩展平稳有序,属紧凑填充式;缓冲区分析对城镇扩展的轨迹研究是有效的,在研究区的第二缓冲带内的城镇扩展的强度是较大的。对研究区1975～2005年期间城镇用地对耕地占用情况及扩展的空间模式的分析,有利于控制未来城镇化对耕地的占用,把握城市化进程所处的阶段及预测城市的未来发展趋势。     

万柏林区城乡结合部的耕地变化定量分析

应用GIS技术与统计方法对1990～2001年太原市万柏林区城乡结合部的耕地变化进行了定量分析。结果表明：11年间全区耕地转为他用的面积占所有土地转用总和的52.04%。在8类土地利用类型中，耕地转用量最大，面积为766.38 hm²；耕地动态度最高，为2.14%。城区外土地区位优势与建设用地比较利益较大，导致区域内耕地分布重心向城市中心外更远的方向移动，11年共移动了0.95 km；8类土地利用类型中，耕地相对变化率在位于城乡结合部核心区的小井峪乡最高，达2.98。补充耕地时成片开发后备土地使耕地大图斑增多，近城区的零星耕地因建设占用使耕地小图斑减少，致使全区耕地破碎度由0.264减少到0.258，耕地分离度则由0.65上升到0.68，耕地重要度由53.23%下降到44.86%。     

城乡建设用地挂钩中补充耕地质量等别确定方法

针对目前城乡建设用地增减挂钩工作补充耕地质量无法保证的现状,该文以农用地分等成果为基础,构建了“事先(专项规划环节)-事中(实施规划环节)-事后(归还环节)”3个环节的补充耕地等别评定程序;并针对“挂钩”不同环节中补充耕地的“状态”不同,构建补充耕地等别不同评定方法.诸如:在专项规划环节构建运用相邻地域法、最低限值法来“模拟”补充耕地的自然质量属性值,并计算相应自然质量等别,最后利用各等别面积权重值计算出全部拆旧地块补充耕地的自然质量综合等别的评定方法;在实施规划环节构建利用复垦方案中复垦工程标准,采用目标值法给拆旧地块补充耕地自然质量属性赋值,并计算相应的自然质量等别.最后利用构建的“挂钩”中补充耕地评定程序和方法,对沈北新区城乡建设用地增减挂钩项目进行实证分析,并取得了较好预期效果.     

基于潜在土地利用冲突识别的主城区周边耕地保护

科学的潜在土地利用冲突识别能够判别和协调冲突用地类型,也是有效解决当前日益严峻的土地利用冲突的基础。该研究以鞍山主城区为研究对象,基于耕作和建设适宜性评价系统开展耕地适宜性评价,通过ArcGIS软件以及耦合协调度模型进行冲突分区识别,进而根据冲突类型提出耕地差别化利用建议。研究结果表明：鞍山主城区周边耕地可划分为9类区域,包括3类潜在土地利用冲突区,占总面积的22.20%;3类耕作优势无冲突区,占总面积的67.33%;3类建设优势无冲突区,占总面积的10.47%,综合考虑城市周边耕地自然、区位和社会经济条件,将高度和中度潜在冲突区以及耕作优势区内的优质连片耕地划为永久基本农田;将建设优势区零散耕地作为城市开发边界弹性发展区用地;将生态红线范围内的低度潜在冲突区耕地划为生态用地。该研究结果为耕地利用适宜类型的冲突判别以及城市周边耕地保护提供参考。     

农用地分等及土地开发整理成果在耕地占补平衡中的应用

解决耕地占补平衡中补充耕地数量和质量不到位等问题,对保障国家的粮食安全具有重要意义。该文借助GIS的空间分析功能,以鄂尔多斯-安平-沧州输气管道工程(盂县段)项目为基础,进行微观案例分析,探索农用地分等及土地开发整理成果在耕地占补平衡中的具体应用。研究结果表明:1)基于农用地分等成果,可以准确定位被占耕地的数量及空间布局,经过计算和分析,确定被占耕地等级。2)基于农用地分等和土地开发整理成果,可以确定补充为耕地的土地利用等别、数量及空间布局,补划为基本农田的一般农田的等别、数量及空间布局;可以保证补充耕地的等级和数量不低于被占耕地的等级和数量;补划为基本农田的等级和数量不低于被占基本农田的等级和数量;补充的耕地与其他耕地集中连片。3)耕地异地占补平衡当中,交易机制不健全,耕地占补平衡指标价格区域间差异甚大,在解决耕地占补平衡指标交易问题的基础上,将补充耕地及基本农田补划的方法推广到耕地异地占补平衡中,为耕地占补平衡提供更科学的方法。     

基于农用地分等修正的土地整治项目耕地质量评价

提高耕地质量是土地整治的核心任务之一。在现有国土资源调查评价成果的基础上,快速有效地在项目尺度上对整治后的耕地质量进行评价,是当前土地整治研究与实践的迫切要求。该文从分析土地整治项目对耕地质量的影响入手,甄别敏感因素及稳定因素,在农用地分等基础上,补充自然质量和生产条件修正因素,建立相应的评价体系,并以海南省陵水县典型土地整治项目进行实证分析。研究结果表明:修正后的项目区综合自然等别由4.7提升至4.2,综合利用等别由4-3提升至3.2,修正后利用等指数与基准作物实际产量的相关系数为O.86,高于修正前的O.82,说明所构建的评价体系能有效反映土地整治项目对耕地质量的影响,分析结果满足实践中耕地质量的变化评价的需要。该研究可为项目尺度土地整治耕地质量评价提供参考和借鉴。     

不同土地利用模式与管理实践下的土地经济效益响应

农户土地利用要素投入具体表现在土地利用模式与管理实践的差异。不同的土地模式与管理实践不仅是农户对局地自然、社会、经济条件及土地政策的响应,而且还是诱发土地质量变化最直接的外部诱因。该研究以重庆市万洲区万洲居仙试验区作为研究区,选取5种土地利用模式及与之相应的土地管理实践,获取576个0～20 cm表层土壤样品,分析不同土地利用模式下土壤性质变化及其经济效益的响应。结果表明,2003－2005年,试验区紫色土的土壤肥力总体上有所上升,但不同土地利用模式对其贡献程度不一,其顺序为：粮、经、菜间、套土地利用模式（CEV）＞菜、经、菜间、套土地利用模式（VEV）＞果、粮、菜间、套土地利用模式（FCV）＞粮、豆、粮间、套土地利用模式（CBC）＞单一土地利用模式（MONO）;土地经济系数对土壤性质响应明显,其变化方向较一致,土壤保肥供肥能力越强,其土地经济系数越大;菜、经、菜间、套土地利用模式（VEV）更适合于试验区,是农户选择的最优土地利用模式。