谈植被覆盖率对城市热岛效应的影响

陈敏捷 任艺琳 尹 依

(江西理工大学，江西 赣州 341000)



谈植被覆盖率对城市热岛效应的影响

陈敏捷 任艺琳 尹 依

(江西理工大学，江西 赣州 341000)

以赣州市为例，介绍了地表温度的反演原理与反演结果，通过对比城市绿地覆盖率与热岛效应强度的关系，探究了城市绿地系统建设在控制城市热岛效应中的作用，指出城市绿地系统空间布局的重要性。

植被覆盖率，城市热岛效应，地表温度，绿地规划

0 引言

城市热岛效应指的是城市在发展过程中，由于建设的需要，造成城市下垫面性质改变、城市风道改变、人工废热、废气排放等因素产生的热量在城市空间范围内聚集，不能有效散发，而导致城区气温明显高于周边地区气温的现象。从热场分布图上看，热量聚集形成一个个孤立的小岛。

热岛效应自19世纪被英国化学家Lake Howard[1]提出，到现在为止已经有近200年的时间了，此后各国学者对热岛效应的研究也在不断的进行着。Manley[2]于1958年首次提出城市热岛(Urban Heat Island,UHI)的概念。

城市热岛可看作为一种城市的微气候，但是这种微气候对城市的经济发展以及市民的健康都会产生不利的影响。我国也有许多学者通过卫星遥感技术对我国各大城市的热岛效应进行了研究。

赣州市是一个地处两江交汇处的城市，章江新区与老城区有着一江之隔。章江新区建设粗犷、规划有序，而老城区用地紧缺、绿地稀少，这也是新、老城区的最大不同。经过十几年的发展，目前章江新区有了较大的规模，绿地体系也基本构建完成。赣州经济技术开发区(简称“黄金开发区”)位于城西，其规模略大于老城区与章江新区之和，与之不同的是在用地结构上主要以工业用地、道路用地为主，绿地占比较轻。本文通过遥感技术对赣州市这三个区域的地表温度的分布进行分析，并结合各区域在不同时期的植被覆盖率，旨在研究在城市建设与发展的过程中，城市植被覆盖率对城市热岛效应的影响。

1 研究区域概况及数据准备

赣州市位于江西省南部，是江西省面积最大、人口和下辖县市最多的地级市。本文选取赣州市章贡区范围为研究对象，包含老城区、章江新区及黄金开发区以及周边的山体，总研究面积约为466.68 km2。

为更好地对比赣州市在近十余年间城市发展变化对城市热分布的影响，研究城市绿地系统建设对城市热岛效应的影响，本文选取赣州市2002年9月4日，2013年8月9日和2014年10月15日的Landsat7,8卫星影像数据[3]作为研究对象。

2 地表温度反演原理与反演结果

本文采用大气校正法对数据进行处理，其原理是通过估计大气对地表热辐射的影响,然后把这部分大气影响从卫星传感器所观测到的热辐射总量中减去,从而得到地表热辐射强度，再把这一热辐射强度转化为相应的地表温度。其原理如图1所示。

根据上述操作，我们能得到这三组数据的地表温度分布图，其结果如图2～图4所示。

3 反演结果对比分析

为更好对比这三组数据，我们将研究区域划分成老城区、章江新区和黄金开发区。分区如图5所示。

通过统计各研究区域的数据，计算各区域内的平均温度、温差、返回expr的样本标准偏差(StdDev)以及植被覆盖率，结果如表1所示。

通过观察2002年数据，我们可以看出，当时老城区的平均地表温度明显高于章江新区和黄金开发区，而章江新区和黄金开发区的平均地表温度向接近，观察温差则看出老城区的温差要明显大于另外两区，StdDev老城区明显高于另外两区，也说明在老城区的温度分布存在较为明显的温度聚集情况。

表1 各研究区域数据分析统计表

到了2013年，数据则发生了很大的变化，经过十余年时间建设与发展，赣州新区基本上已经建成。这导致两区用地性质发生了很大变化，研究范围内的土地基本上由非建设用地转变成为了建设用地。通过表2可以看出三区用地变化。

表2 老城区、章江新区、黄金开发区用地功能一览表

观察2013年的数据可以发现在黄金开发区StdDev明显升高，并且高于另外两区。这意味着该区存在明显局部的温度聚集情况，即存在明显的热岛效应。而章江新区的StdDev值略微低于老城区，也就是说该区的热岛效应要弱于老城区。

而到了2014年，黄金开发区的StdDev值仍是明显高于另外两区，并且地表温差达到了19.7 ℃。章江新区的StdDev值和温差也略微要高于老城区。

由于近十余年来，老城区用地性质变化较小，可将老城区作为参照组，将其值设为1，得出另外两区的相对于参照组的值，如表3所示。

表3 研究区域数据分析对比表

从各区域植被覆盖率与StdDev的关系上看，植被覆盖率越高，StdDev值越低，表明热岛效应越弱。随着植被覆盖率的降低，热岛效应越来越明显，研究范围内温差也会变得越来越大。观察对比2014年数据，章江新区的温度和温差与老城区数据都较为接近，而对比植被覆盖率，两者却有较大的差距，章江新区植被覆盖率明显要高于老城区。黄金开发区的绿地覆盖率接近于老城区，但是其热岛效应却要远高于老城区。这就是说当城市建设到一定水平时，城市的绿地覆盖率的高低并不会成为影响城市热岛效应的主要因素。

而通过研究赣州卫星影像图对比三区的空间结构，我们能发现这三区在城市空间结构、路网形态、尺度以及绿地空间布局形态都有很大的不同。从路网密度上看，老城区路网密度要明显高于另外两区，其路网结构主要沿袭民国时期，多以自由式布局为主。特点是路网密度大，街区的尺寸较小。而在植被的布局上则主要采用沿街巷布局为主，街区内部布局为辅的方式，从整体形态上看，老城区的植被分布较为均匀。另外两区街巷与绿地关系如表4所示。

表4 各区城市街巷与绿地关系对比表

4 结语

当植被覆盖率越高，控制和减少城市热岛效应的作用越明显。但是当植被覆盖率较为固定，或是变化不大时，城市绿地系统的空间分布形态直接影响了城市的热岛效应。密集均匀的绿地系统形式更加有利于减少城市的热岛效应。在城市规划中，城市的绿地率都有一个变化不大的值域。如何在这个值域内设计和规划城市的绿地系统，是每一个规划者都要认真思考的事情。在城市绿地系统规划过程中，规划者不应该盲目被绿地率、绿化率等指标束缚，而是要经过科学合理的分析，对城市的绿地进行布局和规划。这样才能积极发挥城市绿地系统对减弱城市热岛效应的作用。

[1] Howard L.Climate of London Deduced from Metrological Observations[M].3rd Edition.London:Harvey and Dorton Press,1833:348.

[2] Manley G.On the Frequency of Snow fall in Metropolitan England[J].Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society,1958(84):70-72.

[3] 中国科学院计算机网络信息中心GSCloud平台.http://www.gscloud.cn/.

[4] 基于Landsat ETM+数据和大气校正法的地表温度反演[OL].http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d010129lt.html.

Study on the impact of vegetation covering percentage upon urban heat island effect

Chen Minjie Ren Yilin Yin Yi

(JiangxiUniversityofTechnology,Ganzhou341000,China)

Taking Ganzhou city as an example， it introduces inverse principles and inverse result of surface temperature, by comparing the relationship between urban green space coverage and the intensity of urban heat island effect， this study explores the role of urban green space system construction in controlling urban heat island effect， and to understand the importance of the spatial distribution of urban green space system.

percentage of vegetation， urban heat island effect， surface temperature， green space planning

1009-6825(2016)05-0009-02

2015-12-01

陈敏捷(1991- )，男，在读硕士； 任艺琳(1991- )，女，在读硕士； 尹 依(1991- )，女，在读硕士

TU985

A