城市空间形态与景观结构对热环境的多尺度影响
文献类型：学位论文
| 作者 | 周亮 |
| 答辩日期 | 2021-08 |
| 文献子类 | 博士后出站报告 |
| 授予单位 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 周成虎 |
| 关键词 | 城市形态 景观结构 绿色空间 城市热环境 局部气候区 空间层次性 空间异质性 西安市 |
| 学位名称 | 博士后 |
| 英文摘要 | 强烈的人类活动深刻地改变地表土地利用/覆被，其诱发的城市热环境风险成为影响城市化进程和城市人居环境改善的重大阻碍。城市热岛作为城市化进程的产物，造成潜热通量减小和显热通量增加，给城市居民健康、生物多样性以及城市可持续发展造成了巨大的影响。城市空间形态和景观结构是城市热环境的重要影响因素，对二者作用的理解可为热缓解措施提供关键科学支撑。然而，当前关于二者作用的研究中，缺乏对建筑三维因素和作用的多尺度性、空间异质性、空间层次性以及交互作用的关注。本研究以中国北方超大城市西安为研究区，采用多源遥感数据，基于局部气候分区、增强回归树（BRT）模型，在城市街区尺度上系统分析了三维建筑形态、城市绿色空间对地表温度影响，以及二维和三维建筑形态对地表温度的影响的季节差异性，同时，更深入地探索城市景观结构与城市地表热环境关系的空间层次性和非线性等特征。研究试图通过解析城市热环境在不同时间、不同尺度、不同的空间单元、不同的气候分区的时空异质性，并尝试全面理解城市二维和三维空间结构对城市热环境多尺度以及叠加影响效应。从而，依据研究结果缓解城市热岛对城市生产、生活带来的影响，提高城市居民的热舒适，减少因热环境产生的过度能源消耗，研究对促进城市绿色、包容、可持续发展有着重要意义。研究主要结论如下： （1）城市绿色空间和街区尺度三维建筑形态对地表温度的相对贡献以及边际效应分析表明：绿色空间占比、边缘密度和斑块密度是城市绿色空间的景观指标中对LST影响最大的因素，对LST的相对贡献分别为21.0%，20.9%和20.4%；建筑占比对LST影响在建筑指标中最显著，高层建筑能够有效减弱LST，而低层建筑和中层建筑都能够增加周围地表温度；综合考虑建筑形态和绿色空间两者对热环境的影响时发现，建筑覆盖比对LST贡献占主导（28.3%），而表征城市绿色空间的景观指标对LST的相对贡献均显著下降。特别是绿色空间占比和聚集度对LST的调节幅度显著减小，表明城市绿色空间可以提供显著的降温作用，但建筑覆盖率过高时，其降温作用将被进一步消减。 （2）引入局部气候区，探究二维和三维建筑形态对地表温度影响的季节差异发现：全年四个季节西安市的地表温度从城市中心到边缘区域呈现出明显的圈层结构特征，特别是春季、秋季和冬季，地表温度表现为显著“高-低-高”的圈层结构，而夏季一环内的平均地表温度比二和三环分别高1.4℃和2.2℃；局部气候区的组间地表温度季节性差异并不显著。其中，夏季温度最高的区域是紧凑中层建筑类型和紧凑低层建筑类型，两者地表温度比其他建筑类型高2℃–3℃，而稠密树木和水体是最凉爽的区域，其地表温度比其他土地覆盖类型低4℃–6℃；对地表温度影响最大的三维建筑指标是平均建筑高度，其与地表温度存在显著负相关，且在春季和秋季时紧凑高层建筑类型、紧凑低层建筑类型和开阔高层建筑类型，随着建筑高度的增加能够起到显著的降温作用。此外，不透水面比例是夏季7个建筑类型中影响地表温度的主导因素，而不透水面比例的增加能够显著增加周围环境温度。 （3）西安市地表热环境的空间结构分析表明：城市地表热环境存在显著的“中心—外围”空间格局，且呈现空间破碎化特征。西安主城区是唯一的核心热岛区域，且仅有该区域具有6个层次相对复杂的热环境空间结构；核心热岛区域地表温度影响因素的相对重要性与定量作用分析表明：与景观空间配置相关的影响因素整体贡献度为74.8%，大于与景观组成相关的影响因素（25.2%）。相比城市绿色空间和裸地，不透水面对地表温度的整体贡献度高达62%。此外，城市景观结构对地表温度的相对重要性随核心区域热环境的空间层级规律变化，即从具有最低空间层次的局部热岛到整体热岛区域，不透水面对地表温度重要性从40.7%增加至62.0%，而对于城市绿色空间重要性则相反（从41.4%到25.6%）。地表温度影响因素多数呈现凹凸性或阶梯性等非线性影响，而考虑影响作用方向，不透水面形状复杂性和绿色空间边缘密度分别存在反常的降温和增温作用。此外，影响因素间存在显著的条件交互作用，即对于某些影响因素，在其特定区间上增减其它影响因素的值会改变该影响因素的作用。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 98 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/194174]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 周亮. 城市空间形态与景观结构对热环境的多尺度影响[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院地理科学与资源研究所. 2021. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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