基于RS和GIS的韶关市浈江区河流冷岛效率分析

张妤琳

（韶关学院 广东·韶关 512005）

0 前言

城市热岛效应是指区域内同一时间内城市空气温度明显高于郊区空气温度的现象。冷岛效应是一种缓解热岛效应的现象，是相对于热岛效应而提出的，较多学者认为城市绿地降温效应显著。邱海玲研究表明城市绿地具有缓解城市热岛效应的作用。李东海利用RS和GIS技术，定量探讨了河流宽度差异所引起的缓解差异。轩春怡等从水域布局为出发点，研究不同布局对城市的降温作用。

因此，本文利用RS和GIS技术，揭示研究区河流冷岛效应的有效范围，对河流作用于不同梯度景观的冷岛效率进行定量分析，对比河流不同缓冲区距离内的温度差异，找出冷岛效应的有效范围，对比分析河流作用于“森林—农村—城市”三种梯度景观的冷岛效率。

1 数据与研究方法

1.1 数据来源

本文利用的遥感数据源为韶关市 2016年8月1日的LandsatOLI遥感影像，该影像研究区域无云，地表特征清晰，图像干扰较少。采用遥感影像处理平台（ENVI）以及地理信息系统软件平台（Arcgis）对遥感影像进行处理。

1.2 研究方法

土地利用分类采用监督分类方法，分为建设用地、水域、林地、耕地和未利用地五类，其中水域通过NDWI指数进行提取。通过大气校正法的地表温度反演方法，获得研究区图像辐射定标、黑体辐射亮度，最终得到地表温度反演数据。

冷岛强度定义为冷岛中心温度与城市中心平均温度差值，可理解为降温幅度，公式为：冷岛强度=城市中心平均温度-缓冲区内平均温度。冷岛效率定义为冷岛效应单位距离内的冷岛强度。公式为：冷岛效率=冷岛强度/缓冲区面积。

2 研究结果

2.1 浈江区2016年土地利用

从土地利用图中可以看出河流主要分布在西南部，行政区边界与其重叠，建设用地主要是分布于河流的两岸。数据表明，建设用地占总行政区面积的14.07%，水域占 8.43%，耕地占18.37%，未利用地占5.87%，林地占53.26%。

2.2 热空间分布格局

分析得出研究区反演最高温度是42℃，最低是21℃，平均温度是26.81℃。低温区域主要分布在东部的山体，高温分布在浈江区的西南和东北方向，主要为工业区，该地区有较多裸露的地表。建设用地的地表平均温度是28.76℃，比平均温度高了1.95℃；水域平均温度为24.32℃，比平均温度低了2.49℃。

图1：浈江区土地利用现状图

图2：浈江区地表温度反演图（图例单位℃）

2.3 河流对周边环境的冷岛效应

本文的研究是针对不同梯度景观的，因此沿河流选取了三个景观代表位置。城市景观是位于Y字形河流的主体位置，浈江区城市的中心位置；以建设用地为主；农村景观位于Y字形河流最下端的郊区地带，以耕地为主；森林景观是位于Y字形河流的左上端，以森林为主。

2.3.1 不同土地景观河流缓冲区温度分析

本文利用缓冲区分析河流冷岛效应的范围。以河流岸边为起点，每隔 50米作为一个缓冲区，最大缓冲半径是 250m；利用交集取反、联合、分区统计等工具，得到各个缓冲区内的面积、最低温、最高温、平均温等数据（见表1）。

表1：研究区河流缓冲区温度分析

2.3.2 不同土地景观缓冲区温度变化趋势

将城市、农村、森林缓冲分析结果的平均温度做成变化趋势图，可以发现：在150m缓冲范围内，河流对周边环境有明显的降温作用，距离河流越近，降温效果越明显；而对于150m以外的范围，河流几乎不起降温作用。由此说明浈江区河流的降温效果主要产生于河流岸边的150m范围内。

图3：研究区内不同土地景观缓冲区温度变化趋势图

由“森林—农村—城市”三种梯度景观对比分析可得出：农村温度远低于城市，最大差值为4.16℃。森林平均温度都比城市和农村的高，即T森林＞T城市＞T农村。从变化趋势上看，城市景观梯度温度变化幅度最大，差值为 3.33℃；农村景观梯度次之，为 1.50℃；森林景观梯度最小，趋势线较为平稳，差值为0.31℃。

2.4 三种不同梯度景观的冷岛效率分析

城市梯度景观冷岛效率计算结果表明0-50m缓冲区范围内，河流冷岛效率最高，并随着与河流距离的增加，冷岛效率降低，冷岛效率与河流的距离呈负相关。与此同时，冷岛效率随着距离的增加降幅逐渐减小，并逐渐有平稳的趋势（如图4）。

图4：城市景观冷岛效率趋势图

农村梯度景观冷岛效率最高在0-50m缓冲区范围内，随着与河流距离的增加，冷岛效率降低，冷岛效率与河流的距离呈负相关。与此同时，在0-250m缓冲区范围内，冷岛效率降幅逐渐增大，由此表明在农村梯度景观中温度差异大（如图5）。

图5：农村景观冷岛效率趋势图

森林梯度景观冷岛效率最高的范围依然是0-50m，并随着与河流距离的增加，冷岛效率降低，冷岛效应与河流的距离呈负相关。森林梯度景观与城市梯度景观和农村梯度景观相比，冷岛效率依然是变化较为平缓的（如图6）。

图6：森林景观冷岛效率趋势图

3 结论与讨论

本文以Landsat8 OLI遥感影像为数据源，基于RS和GIS技术进行土地利用分类，得到了浈江区2016年土地利用现状图；在水域提取的基础上，采用大气校正法进行地表温度反演，得到浈江区地表温度分布格局。同时采用空间分析方法，定量探讨了河流对周边环境的降温作用，发现城市与郊区温度最大差值为4.16℃；建设用地地表温度较高，水域地表温度明显低于建设用地地表温度，差值为 4.44℃；根据各缓冲区的平均地表温度进行分析，认为森林梯度景观温度＞城市梯度景观温度＞农村梯度景观温度，但森林梯度景观的温度变化差异较少，而农村梯度景观温度变化差异大，所研究的三个梯度景观的共同点在于，河流降温效果主要集中在150m的区域范围内。

该遥感影像成像时刚好研究区是在强台风“妮妲”的影响范围内，因此本文地表温度反演的结果可能会受到当时环境的影响而比不同年份的当季温度要低。另外，本次研究都是基于同一个遥感数据源，不足以代表整体情况，且研究的区域是浈江区，缺乏代表性。