安吉县域热场、植被变化与生态建设对策研究

卢佶 蔡茂 尹准生 孙庆来 李国庆



安吉县域热场、植被变化与生态建设对策研究

卢佶1蔡茂1尹准生1孙庆来1李国庆2

（1国家林业局华东林业调查规划设计院 浙江杭州 310019；2浙江省安吉县林业局 313300）

以安吉县为例，利用2005年和2015年夏季二期TM卫星影像数据，通过相关的热场和植被信息的定量遥感反演，探究安吉县域热场与植被的空间变化特点与过程，了解生态现状，明确今后生态建设中的区域重点，并提出重视区域分异、分区引导施策，从“水、田、村”入手、拓展生态用地空间，划定城市“生态绿线”、巩固扩展生态建设成果等增加安吉绿色空间、减弱城市热场的建议。

热场分析；热岛效应；植被指数；生态建设

随着我国城市化进程的加速，城乡环境发生了巨大的变化，除了环境污染之外，植被变化最为明显。植被状况的差异成为一个地区生态环境质量高低的最重要标志。同时随着城市建设浪潮的风起云涌，以热岛效应为代表的城市环境问题，不光困扰着城市生态环境，也有进一步向农村扩展的趋势。对于植被变化与热岛效应的研究，伴随着科学技术的不断发展，大多数研究者均利用遥感技术开展相关方面的研究工作，目前在区域热场分析、植被变化、景观动态等方面已经取得了非常突出的成效。生态环境建设被认为是改善环境、干预环境良性发展的最重要措施，面对快速变化的人居与自然环境，以及老百姓随着生活水平不断提高而迅速增长的改善环境要求，各级政府都将生态建设纳入了重要议事日程，并作为优先事项予以督办。在开展生态建设的过程中，掌握植被和热场的时空变化特点与格局，对于明确区域生态建设重点、合理构筑生态安全空间格局有重要意义。因此，利用安吉县2005年和2015年夏季二期卫星影像数据，通过相关的热场和植被信息的定量遥感反演，探究安吉县域热场与植被的空间变化特点与过程，了解生态现状，以明确今后生态建设中的区域重点。

1 安吉县域热场的空间分布特征

1.1 绝对亮温平均变化分析

区域热场的研究主要采用绝对地表亮温和相对地表亮温二个指标。根据相关方法所反演的安吉县域范围内2005年和2015年绝对亮温见图1。可以看出，2015年与2005年相比较，安吉县域热场的空间格局相对来讲变化不大，主要的空间变化出现在县域西北部与西南部，前者热场范围有所扩大，后者则刚好相反。

图1 安吉县域绝对亮温空间分布图

从数量变化来看（图2），2015年与2005年相比，县域热场无论是从范围还是强度上都有一定的减弱。2005年安吉全县域的平均热场温度为26.54℃，到了2015年全县域平均温度降低到了26.26℃，降幅为0.28℃，虽然昌硕、递铺、灵峰等街道平常热场温度都有上升，但全县域整体明显呈现出了温度降低的变化特点。

从不同区域2005和2015年的绝对亮温比较来看（图2），两个年度间大多区域的绝对亮温与全县的平均绝对亮温都呈现了相同的降温变化趋势，其中降幅最大的山川乡、天荒坪镇和上墅乡，其降温幅度分别达到了1.79℃、1.17℃和1.05℃。

图2 安吉县不同行政区间绝对亮温比较（单位：℃）

1.2 相对亮温变化分析

而从县域的相对亮温情况来看（图3、表1），其空间上呈现了弱热岛面积减少，绿岛、中等热岛、强热岛和极强热岛面积增加的变化过程，整个县域在2005年和2015年，其占优势的热场斑块类型变化不大。2005年时，以绿岛和弱热岛占绝对优势，其面积比例分别达到了46.92%和49.46%，二者共同构成了县域的基调热场类型，而且这一时间点上没有极强热岛类型的斑块出现；到了2015年，热场斑块类型的优势度则基本保持了原来格局，占优势的热力斑块类型依然为绿岛和弱热岛，其面积比例分别较2005年绿岛增加了6.83%，弱热岛降低了10.73%，但二者合计的面积比例依然达到了92.48%。但与2005年相比，中等热岛和强热岛都有所发展，面积比例分别增加了2.49%和1.38%，尤其是极强热岛呈现了从无到有的变化，虽然其面积只有56.58公顷，但其危害较大。

表1 安吉县域相对亮温统计 单位：公顷、%

结合前面的绝对亮温变化可以看出，虽然区域整体上呈现了降温的变化趋势，但从空间分布上看，出现了局部热场增强的变化态势。这说明一方面区域总的热环境正朝着与人居环境需求相适应的方向发展；另一方面，在局部区域，热环境依然有与人居环境需求不相协调、需要改善之处。

图3 安吉县域相对亮温分布图

2 植被变化分析

2.1 植被指数的区域总体特征

根据遥感原理，利用TM影像的红色和近红外波段组合所反演的安吉县NDVI指数见图4。

从县域统计情况来看（表2），2015年与2005年相比，全县域植被指数的平均值从0.0984提高到了0.2887，这说明全县域的植被生长状况有一定程度的正向变化，其中以梅溪镇、天子湖镇、龙山林场、县林科所的变化最为突出。

图4 安吉县植被指数（NDVI）分布图

表2 安吉县域NDVI指数的变化统计

从不同乡镇的NDVI变化情况看（图5），所有乡镇与全县一样都呈现了NDVI增加的变化趋势。2005和2015两个年度NDVI值均较高的乡镇分别有章村镇、报福镇、龙王山保护区，其2005和2015年的NDVI值分别为0.2395、0.2442、0.3707和0.3882、0.3573、0.3878。国内外的大量研究成果显示，只有当NDVI大于0.1的区域才是有明显植被存在的区域，而2005年溪龙乡、县林科所和天子湖镇的NDVI均值都小于零，说明2005年这几个平原乡镇的植被覆盖率相对较低。

图5 安吉县不同乡镇植被指数（NDVI）变化

从NDVI的10年变化来看，各乡镇无一例外都处于NDVI增加的变化过程中，这说明安吉县的区域植被状况处于不断改善的状态之中。从增加幅度来看，增幅比较明显的乡镇有龙山林场、县林科所、梅溪镇和天子湖镇，增幅分别达到了0.2753、0.2634、0.2350和0.2368，增幅最小的龙王山保护区增加值也达到了0.0171。

2.2 植被盖度的变化

NDVI虽然可以直观的反映区域的植被变化情况，但在生态评价等方面依然是一个间接变量。通常植被盖度是最直接可用、也便于区域之间数量对比的植被因子。根据相关理论和方法反演的安吉县域2005年和2015年植被盖度研究结果见图6。可以看出，安吉县植被盖度较低的区域主要集中安吉县域北部平原丘陵以及县城周边区域。

图6 安吉县域植被盖度分级分布图

根据图6所做的全县域植被盖度统计情况见表3。从表3可以看出，2005年和2015年，不同植被盖度等级的面积比例变化较大。2005年极低覆盖度等级的植被区域面积最大，占整个县域面积的58.19%，其次为低覆盖度等级和中覆盖度，分别占25.78%和14.29%，高覆盖度所占面积比例较低；而到了2015年，中覆盖度等级的植被区域面积最大，占到了县域面积的44.04%，极低覆盖度和低覆盖度分别减少到17.68%和14.81%，高覆盖度增加到23.48%。

从2005-2015年间不同等级植被盖度的面积比例变化来看，以极低覆盖度和中覆盖度植被的面积变化最为显著，其中极低覆盖度等级的植被面积减少了76408.40公顷、减少比例40.51%，低覆盖度等级植被面积减少了20699.33公顷、减少比例10.97%，中覆盖度等级植被面积则增加了56099.77公顷、增幅比例29.74%，高覆盖度植被区域的面积增加了41007.96公顷、增幅比例21.74%。这表明，中覆盖度和高覆盖度植被面积的增加数量比例抵消了极低覆盖度和低覆盖度面积减少的数量比例，而中覆盖度和高覆盖度植被面积与比例双增的生态效果非常明显，说明安吉县在生态环境建设方面的努力成效还是非常巨大而明显的。

表3 安吉县2005年和2015年植被盖度统计 单位：公顷、%

3 增加安吉绿色空间、减弱城市热场的建议

3.1 重视区域分异，分区导引施策

安吉县东西南三面环山，北部是丘陵平原，整个地形成为一个畚箕型，整个县域可以划分为北部平原区、中部丘陵区和南部山区等3个地貌单元，其中山区所占面积最大，其次为丘陵区域，平原区域面积相对较小。一般而言，丘陵与山区是实施区域生态建设的最重要场所，对区域的生态安全格局至为关键。经过长久以来的植树造林和封山育林，丘陵与山地区域的可造林宜林荒地越来越少，因此，在保护好现有植被的前提下提高植被质量，应该是这一区域今后最为重要的生态建设抓手。北部平原及其周边，是目前生态环境质量相对薄弱的区域，也是目前安吉县域生态环境矛盾最为突出的行政区域。一方面受城市建设等人工强干预的影响，城市热岛效应较为突出，另一方面区域植被以农业植被为主，年内季节变化频繁、强烈，因此应该以城市绿化为核心，努力构建点、线、面相结合的生态网路屏障，通过空间上相互连通的绿色网络，实现区域的生态优化。

3.2 从“水、田、村”入手，拓展生态用地空间

从资源禀赋来看，安吉平原区域既是生态资源最缺乏的区域，也是生态环境改善要求最迫切的区域。在区域经济发展的过程中，农业用地、城乡建设用地和生态用地的矛盾最大，如何化解这一矛盾成为了这一区域急需解决的问题。通过分析认为，围绕“水、田、村”做文章，既有条件，也有可能。

安吉北部区域地形平坦，河网密布，居民点星罗棋布，还有农田广布。从目前的环境质量与生态用地潜力看，这些都可以作为今后林业发展的主要战场。一方面，由于这些河流大多流经城市、穿插乡间，可以利用这些河渠资源，竭力打造以湿地公园为主的集保护与利用相结合的蓝色生态空间，既可减轻城乡热岛效应，满足城乡居民的生态休闲需求；另一方面，又可以构建沿河、沿渠的防护林体系，打造绿色生态屏障。另外，对于平原农田生态系统来说，农田防护林体系建设在保证粮食稳产高产上一直扮演着重要角色。从目前来看，虽然农田防护林建设一直在完善中，但缺带、断带问题明显，今后应加强现有林网的管理，同时补全缺带、断带林网，形成水网、路网和农田林网三结合的绿色立体空间网络，保障平原区环境的可持续发展。此外，安吉县的农村居民点绿化仍有不小的绿化潜力，目前的平原区居民点多而分散，部分村绿化美化工作仍然不足，不能满足从一处美到一片美，更要追求村村美和全域美。

3.3 划定城市“生态绿线”，巩固扩展生态建设成果

从2015年安吉县的相对亮温和植被盖度分级分布来看，城市热岛效应与植被盖度具有非常明显的反比对应关系。因此，安吉应按国家相关规定划定相应城市绿线，同时加强城市的绿线保护，对于改善城市环境具有积极的意义。

在城市化进程不断快速发展的形势下，一方面城市居民基于自身的生态福祉需求，既对绿地的总体数量提出了提升要求，同时对养生保健疗养等城市森林的生态服务功能也有更高的需求；另一方面，为了适应城市化的发展需要，城市基础设施建设、居住环境建设等却不得不占用生态绿地，因此，城市建设用地需求与生态用地紧张的矛盾十分突出。“十年树木、百年树人”，生态建设的成效具有很强的累积效应，时间越长，生态系统的发育越完善，生态系统的服务功能也越强大，而这一切都是建立在生态系统的时、空稳定性得以保全的前提之下，城市绿线与城市功能区的划定将从管理层面促进城市绿地生态系统稳定性的发展。因此，今后的城市建设必须严格执行这些规定，才能从政策法规方面切实保证生态建设的成果。

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2018-05-12

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