武汉土地利用对城市热环境的影响研究

发布时间：2020-11-17 15:23

　　 随着城市化进程的加快,城市人口急速增加,城市建筑密度大幅提升,以城市热岛效应为代表的城市热环境问题逐渐成为人们日益关注的焦点。近年来,在城市急剧扩张的进程中引发了一系列热环境负面效用,越来越影响着城市生态环境和人居环境。现阶段城市热环境问题已经不是单纯的气候环境问题,而是影响城市化进程和城市生态环境良性发展的重大阻碍。本文以武汉市主城区及其周边地区为主要研究区域,以Landsat TM遥感影像和武汉市六期土地利用数据库为基础,分别对1990-2013年研究区的土地利用和城市热岛的时空特征进行分析,并在此基础上探究城市土地利用和城市热环境二者之间的关系,并结合相关方法分析城市土地利用/覆被对热环境的影响,研究结论主要如下：第一,在1990-2013年武汉土地利用变化表现在数量上耕地、林地逐年减少,建设用地逐年增加,林地、草地、水域和未利用地在不同的时间阶段上略有起伏；表现在速度和幅度上最为明显的是建设用地和耕地;耕地成为其他土地利用类型向城市建设用地转变的最大贡献者。在1990-2013年武汉城市建设用地变化表现在数量上从283.41 km2增加到741.46km2,共增加458.06km2,扩张后的城市建设用地面积是1990年的2.62倍;在空间格局上的表现为新增建设用地多围绕中心城区在城区边缘呈多轴放射状结构向外扩展,中心城区向外扩张,新城区建设迅速,道路交通系统纵横交错,串联起整个区域。第二,在1990-2013年武汉城市低温和次中温区多分布在水体及其周边地区；中温区多在城市周边地区,主要为耕地和草地；而高温区和次高温区多集中在人口相对密集,商业、服务业繁华的城市建成区,地表温度明显高于周边地区。武汉热环境的空间变化与建成区的空间扩展具有良好的时空一致性,表现为在中心城区高温热岛区的外围分散着以新城区为核的局地高温或次高温热岛。1990-2013年城市热力等级区间中稳定区域为低温区和高温区,最不稳定区域为中温区和次高温区。城市热岛面积变化与城市建设用地面积变化具有一致性,武汉城市快速扩展是城市热岛产生和范围扩大最直接的驱动力。第三,在1990-2013年城市地表温度对土地利用类型的响应关系方面,城市建设用地的地表平均温度最高,均在30℃以上,而水域用地的平均温度则始终最低,均在2℃左右。在城市热岛效应空间变化对土地利用类型的响应关系方面,不同地类所引起的地表温度存在差异,在城市热环境的格局上有着明显的指示性。耕地、林地和草地广泛分布的地区多为中温区；水域在高温区分布最少,在其他热力等级区间均有所分布；城镇建设用地分布的地区多为高温区和次高温区；农村居民点分布的地区多为次高温区和中温区；未利用地多为中温和次中温。从动态变化上来看水域在各个热力等级区间所占比例变化不大,在低温区所占比例最大；耕地在次高温区和高温区面积所占比例逐年缩小；城市建设用地在次高温区和高温区所占的比例逐年增大。第四,在1990-2013年土地利用覆被类型对热环境的贡献方面,1990年、1994年和2000年耕地贡献度最大,2005年、2009年和2013年城建用地贡献度最大。整体上来看耕地和城建用地的影响较大,水域、林地和草地的影响较小,未利用地对区域热环境的影响最小,耕地的热效应贡献度逐渐下降,城建用地的热效应贡献度逐渐上升。根据热效应贡献指数得出耕地和城建用地的贡献度较大,未利用地贡献最小；根据热单元权重指数得出城市建设用地贡献度最大,水域贡献度最小；根据区域热单元权重指数得出耕地贡献度最大,未利用地贡献最小。最后,在1990-2013年土地利用变化对地表温度的影响方面,城建用地占用的地类对热环境的影响程度依次是水域、耕地、林地、草地、未利用地和农村居民点,因此水域对缓解武汉城市热环境的作用最强,其次是耕地,而未利用地和农村居民点对地表温度的影响最弱。因此,在政府城市规划和决策中,要尽量保护水域,少占耕地,合理开发未利用地,抓好农村居民点的整治工作。
【学位单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：X16;F301.24
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 土地利用/覆被变化研究进展
        1.2.2 热岛效应研究进展
        1.2.3 土地利用/覆被变化对热岛效应的影响研究进展及叙评
    1.3 研究内容与技术路线
        1.3.1 研究目标
        1.3.2 研究内容
        1.3.3 技术路线
2 研究区概况与数据预处理
    2.1 研究区概况
        2.1.1 自然地理概况
        2.1.2 社会经济概况
        2.1.3 研究区范围
    2.2 基础数据来源与处理
        2.2.1 数据来源
        2.2.2 数据预处理
    2.3 研究方法
        2.3.1 土地利用变化分析方法
        2.3.2 基于遥感影像的地表温度反演法
        2.3.3 热岛强度指数及等级划分
        2.3.4 土地利用类型的热岛效应定量评价
        2.3.5 基于温度-植被指数的土地利用变化影响程度测算
3 武汉城市土地利用/覆被变化特征分析
    3.1 土地利用变化总体特征
    3.2 城市建设用地扩展时空特征
4 武汉城市热环境变化特征分析
    4.1 城市地表温度分级
    4.2 城市热力等级时空分布特征
    4.3 建设用地热力等级演变特征
5 武汉土地利用对热环境的影响分析
    5.1 城市地表温度对土地利用类型的响应关系
    5.2 城市热效应空间变化对土地利用类型的响应关系
    5.3 土地利用/覆被类型对城市热环境的贡献
    5.4 土地利用变化对城市地表温度的影响
6 结论与展望
    6.1 研究结论
    6.2 研究不足与展望
参考文献
致谢

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本文编号：2887660