城市公園對(duì)城市熱島的影響及三維分析
——以廣州市主城區(qū)為例

王帥帥，陳穎彪，千慶蘭，謝錦鵬

廣州大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，廣東 廣州 510006

城市公園對(duì)城市熱島的影響及三維分析
——以廣州市主城區(qū)為例

王帥帥，陳穎彪*，千慶蘭，謝錦鵬

廣州大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，廣東 廣州 510006

隨著城市的快速發(fā)展，城市熱島（UHI）問題越來越突出，如何緩解城市發(fā)展所帶來的熱島效應(yīng)加劇，提高居民健康生活質(zhì)量，改善人居環(huán)境，已成為全民關(guān)注的重點(diǎn)生態(tài)環(huán)境問題。在高度發(fā)達(dá)的城市區(qū)域，綠地對(duì)城市熱島具有明顯的降溫效應(yīng)，因此對(duì)其進(jìn)行定量研究具有重要意義。文章基于遙感和GIS的方法，通過熱環(huán)境反演和空間統(tǒng)計(jì)分析，以廣州市主城區(qū)30塊主要城市公園為研究對(duì)象，分別從城市綠地形態(tài)、城市綠地緩沖區(qū)和熱環(huán)境三維分析3個(gè)方面研究了城市綠地對(duì)城市熱島的影響。結(jié)果顯示：城市綠地形態(tài)（面積，周長(zhǎng)，形狀指數(shù)）與公園的溫度具有較強(qiáng)的對(duì)數(shù)相關(guān)性，并且隨著三者的增大，綠地內(nèi)部均溫和最低溫度均降低，并且呈現(xiàn)“飽和”趨勢(shì)；通過對(duì)城市公園斑塊建立3個(gè)緩沖區(qū)（120、240、360 m），并進(jìn)行緩沖區(qū)內(nèi)的均溫統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，30個(gè)城市公園的溫度變化呈現(xiàn)出3種情形，即自內(nèi)向外變高、變低和不變；最后，為了更好的解釋上述3種情形，引入三維熱環(huán)境分析，對(duì)3種情形分別選取代表性公園進(jìn)行分析，總結(jié)其空間分布規(guī)律，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)產(chǎn)生的這種結(jié)果進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)，在對(duì)城市公園與熱環(huán)境關(guān)系傳統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，引入三維的分析方法，能夠更加清晰的展示二者的關(guān)系，為未來的相關(guān)研究提供一定的借鑒。

城市公園；城市熱島；三維分析；廣州市

城市熱島（UHI）是目前全球面臨的一個(gè)重要生態(tài)環(huán)境問題，隨著城市的快速發(fā)展，原本以植被為主體的自然地表逐漸被城市建筑、道路等不透水面所代替；城市人口的快速增加，以及工業(yè)的迅速發(fā)展，大量的熱量被排放到空氣中，這些都逐漸加劇了城市熱島的強(qiáng)度。

城市植被可以通過光合作用、蒸騰作用以及蒸散作用降低溫度增加濕度，能有效的緩解城市熱島效應(yīng)(蘇泳嫻等，2011)。前人對(duì)于城市綠地與城市熱島的關(guān)系進(jìn)行了大量研究，主要集中在以下幾個(gè)方面：（1）植被指數(shù)與地表溫度（LST）的關(guān)系：城市綠地作為城市結(jié)構(gòu)中的自然生產(chǎn)力主體，在緩解城市熱島調(diào)節(jié)城市氣候和協(xié)助城市應(yīng)對(duì)未來氣候變化中扮演著極其重要的角色(孔繁花等，2013)。均一化植被指數(shù)（NDVI）是一個(gè)植被生長(zhǎng)狀態(tài)及植被覆蓋度的最佳指示因子，與葉綠素水平、植物生物量、光合作用強(qiáng)弱有密切關(guān)系（邸蘇闖等，2012）。大量研究表明，NDVI與LST存在明顯的相關(guān)性(Li等，2013；Maimaitiyiming等，2014；Zhang等，2010；錢樂祥，2006)，植被分布面積的增加對(duì)城市熱島強(qiáng)度的降低具有非常積極的作用(武佳衛(wèi)等，2007)。另外，還有學(xué)者對(duì)多種植被指數(shù)(王偉等，2011)和多種景觀指數(shù)（Maimaitiyiming, M等，2014）與LST的關(guān)系進(jìn)行了定量對(duì)比分析。（2）綠地對(duì)周圍區(qū)域降溫效應(yīng)分析：城市綠化可以緩解熱島效應(yīng)，集中、大范圍的綠地建設(shè)緩解熱島效應(yīng)的效果明顯（周紅妹等，2002），研究表明公園面積越大，降溫幅度越大，并且一個(gè)大的公園的降溫效應(yīng)強(qiáng)于總面積相等的多個(gè)小公園（周東穎等，2011）。但有研究卻表明，當(dāng)綠地面積在1.5～1.68 hm2時(shí)，綠地斑塊的熱環(huán)境降溫效率最大（賈劉強(qiáng)和邱建，2009）。在城市綠地對(duì)熱環(huán)境的影響研究中，前人的研究大多集中在綠地本身及綠地周邊的溫度對(duì)比研究上，研究的尺度和層面主要在一二維空間上，不能夠?qū)岘h(huán)境的空間分布規(guī)律，尤其是三維熱場(chǎng)，進(jìn)行較為直觀的展示，以更加清晰的解釋城市公園對(duì)城市熱島的空間影響。

合理的植被規(guī)劃和保護(hù)措施能夠?qū)Τ鞘袩釐u有一定的緩解作用（Rogan等，2013；Sung，2013），三維的分析方法的引入能夠?yàn)槲磥淼难芯刻峁┮欢ǖ慕梃b。

1　研究區(qū)域概況

研究地區(qū)廣州市位于中國(guó)大陸南部，廣東省中南部，珠江三角洲北緣。廣州市屬于海洋性亞熱帶季風(fēng)氣候，北回歸線從中南部穿過，全年降水量為1720 mm（1971─2000年平均）。地勢(shì)上東北向西南傾斜，東北部以山地丘陵為主，森林范圍比較集中，中部為丘陵盆地，有被稱為“廣州之肺”的白云山，南部為平坦的珠江三角洲沖積平原。廣州市作為廣東省省會(huì)，華南中心城市，全國(guó)第三大城市，GDP位居全國(guó)前列，GDP達(dá)15420億元（2013年），第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)分別占1.5%、33.9%、64.6%。作為國(guó)內(nèi)較早開始發(fā)展的城市，城市建成區(qū)面積不斷增加，快速城市化加劇了城市熱島的影響強(qiáng)度。本文選取了廣州市主城區(qū)（白云區(qū)，天河區(qū)，海珠區(qū)，越秀區(qū)，荔灣區(qū)）（圖1）的主要公園作為研究對(duì)象，該地區(qū)不透水面積比重較高，城市熱島效應(yīng)顯著。

圖1　研究區(qū)域Fig. 1　Location of the study area

2　數(shù)據(jù)及方法

2.1數(shù)據(jù)預(yù)處理

本文采用的數(shù)據(jù)是Landsat5數(shù)據(jù)，行列號(hào)為122～044，獲取時(shí)間為2009年11月2日10點(diǎn)40分，天氣狀況為晴朗無(wú)云，利用ENVI軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射定標(biāo)和大氣校正，進(jìn)而進(jìn)行面向?qū)ο笸恋胤诸惡偷乇頊囟确囱?。另外采? m分辨率廣州市主城區(qū)遙感數(shù)據(jù)（2009年），將2種數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)，誤差控制在一個(gè)像元內(nèi)。高分辨率遙感影像主要用于解譯驗(yàn)證和公園斑塊人工數(shù)字化提取，以保證解譯精度和公園邊界提取精度。其他數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與制圖工作均在ARCGIS與Excel中完成。

公園選取原則：（1）公園中人行道包含在公園范圍內(nèi)。（2）水體在公園中，則包含在公園范圍內(nèi)；水體在公園周邊的，則取公園邊界線。（3）城市主干道分割的公園，則按照兩塊公園計(jì)算。（4）主要選取被建設(shè)用地包圍的公園。公園斑塊的數(shù)字化工作，主要在ARCGIS軟件中人工矢量化完成。

2.2理論與方法

進(jìn)行遙感反演之前，首先要對(duì)影像進(jìn)行輻射定標(biāo)，將影像DN值轉(zhuǎn)化成輻射亮度值，然后利用輻射亮度值去推算地表溫度。輻射定標(biāo)計(jì)算公式如下：

式中：Lλ是某個(gè)波段光譜輻射亮度（單位：W·m-2·μm-1·sr-1），Gain為NASA提供的TM5傳感器每個(gè)波段的增益，Bias為偏置，DN為遙感影像灰度值。

將輻射亮度值轉(zhuǎn)化像元亮溫的公式為：

式中：t是地表溫度；K1和K2為常量，對(duì)于TM5，K1取值為607.76，K2取值為1260.56；Lλ為輻射亮度；

3　結(jié)果分析

通過上述過程，我們可以得到反演后的地表溫度分布圖，以及手動(dòng)矢量化得到的30塊主要城市公園。公園面積在0.68～146 hm2之間（表1），能夠代表不同面積大小的公園單元。綜合前人研究的方法以及地區(qū)實(shí)際，本文從公園形態(tài)與熱環(huán)境，公園與周邊熱環(huán)境，公園周邊三維熱環(huán)境分析等3個(gè)方面進(jìn)行分析和討論。

3.1公園形態(tài)對(duì)熱環(huán)境影響分析

公園斑塊的空間特征是與公園規(guī)劃和設(shè)計(jì)直接相關(guān)的因素（賈劉強(qiáng)和邱建，2009），為了定量的描述公園形態(tài)對(duì)熱環(huán)境的影響，本文引入公園面積，公園周長(zhǎng)，形狀指數(shù)3個(gè)因子來定量描述二者的相關(guān)性，研究尺度為公園本身。利用ARCGIS中的空間統(tǒng)計(jì)方法，完成對(duì)30個(gè)公園的溫度統(tǒng)計(jì)工作。

通過上述過程，我們可以計(jì)算得到公園的面積以及公園對(duì)應(yīng)的地表溫度的最小值和均值，利用相關(guān)的統(tǒng)計(jì)方法我們可以得到下圖（圖2）。公園平均溫度與公園面積在0.01顯著性水平下存在顯著相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.554；通過回歸發(fā)現(xiàn)二者呈指數(shù)相關(guān)性，決定系數(shù)r2為0.586，具有一定相關(guān)性。通過圖中的趨勢(shì)線方向我們可以了解到，當(dāng)公園面積小于15 hm2時(shí)，面積接近的不同公園的平均溫度變化較大，在25～29 ℃之間，相差接近4 ℃；當(dāng)公園面積大于20 hm2，公園均溫的變化幅度變化較之前和緩，在25～27 ℃之間，相差僅為2 ℃；當(dāng)公園面積大于60 hm2，公園均溫仍然在25～27 ℃之間；上述表明當(dāng)公園面積增大到一定程度時(shí)，公園均溫不會(huì)再隨面積的增大而減小，更多的體現(xiàn)為降溫效應(yīng)飽和趨勢(shì)。公園最低溫度與公園面積在0.01顯著性水平下存在顯著相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.556；通過回歸發(fā)現(xiàn)二者呈指數(shù)相關(guān)性，決定系數(shù)r2為0.782，具有很強(qiáng)的解釋性。從圖（圖2）中可以看出，當(dāng)公園面積小于10 hm2時(shí)，最低溫度變化較為劇烈，在24～28 ℃之間；當(dāng)公園周長(zhǎng)大于10 hm2，雖然公園均溫有降低的趨勢(shì)，但是逐漸放緩。

表1　不同緩沖區(qū)下的均溫統(tǒng)計(jì)Table 1　Average temperature in different buffers

圖2　公園面積與溫度的關(guān)系Fig. 2　Relationship between green space area and LST

圖3　公園周長(zhǎng)與溫度的關(guān)系Fig. 3　Relationship between green land perimeter and LST

利用相關(guān)空間分析工具，我們可以計(jì)算得到公園的周長(zhǎng)以及公園對(duì)應(yīng)的地表溫度的最小值和均值，利用相關(guān)的統(tǒng)計(jì)方法我們可以得到下圖（圖3）。公園平均溫度與公園周長(zhǎng)在0.01顯著性水平下存在顯著相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.649；通過回歸發(fā)現(xiàn)二者呈指數(shù)相關(guān)性，決定系數(shù)r2為0.593，具有一定相關(guān)性。通過圖中的趨勢(shì)線方向我們可以了解到，當(dāng)公園周長(zhǎng)小于1.5 km時(shí)，周長(zhǎng)接近的不同公園的平均溫度變化較大，在26～29 ℃之間，相差接近3 ℃；當(dāng)公園周長(zhǎng)大于1.5 km，公園均溫的變化幅度變化較之前和緩，除個(gè)別公園外，整體均溫在25～27℃之間，相差僅為2 ℃；當(dāng)公園周長(zhǎng)為2 km左右時(shí)，公園均溫變化最??；上述表明當(dāng)公園周長(zhǎng)增大到一定程度時(shí)，公園均溫隨周長(zhǎng)的增大而減小，但是變化的幅度放緩。公園最低溫度與公園周長(zhǎng)在0.01顯著性水平下存在顯著相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.75；通過回歸發(fā)現(xiàn)二者呈指數(shù)相關(guān)性，決定系數(shù)r2為0.764，具有很強(qiáng)的解釋性。從圖中（圖3）可以看出，當(dāng)公園周長(zhǎng)小于1 km時(shí)，最低溫度變化較為劇烈，在26～28 ℃之間；當(dāng)公園周長(zhǎng)大于1 km，雖然公園最低溫度隨周長(zhǎng)增加仍有降低的趨勢(shì)，但是變化也較為劇烈。

圖4　公園形狀指數(shù)與溫度的關(guān)系Fig. 4　Relationship between green land shape metrics and LST

通過得到公園的面積周長(zhǎng)比（形狀指數(shù)）以及公園對(duì)應(yīng)的地表溫度的最小值和均值，利用相關(guān)的統(tǒng)計(jì)方法我們可以得到下圖（圖4）。公園平均溫度與公園形狀指數(shù)在0.01顯著性水平下存在顯著相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.638；通過回歸發(fā)現(xiàn)二者呈指數(shù)相關(guān)性，決定系數(shù)r2為0.5324，具有一定相關(guān)性。通過圖中的趨勢(shì)線方向我們可以了解到，當(dāng)公園形狀指數(shù)增大到一定程度時(shí)，公園均溫隨形狀指數(shù)的增大而減小，但是溫度變化的幅度放緩。公園最低溫度與公園形狀指數(shù)在0.01顯著性水平下存在顯著相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.771；通過回歸發(fā)現(xiàn)二者呈指數(shù)相關(guān)性，決定系數(shù)r2為0.7469，具有很強(qiáng)的解釋性。從圖中（圖4）可以看出，公園最低溫度隨著形狀指數(shù)的增大而逐漸降低，并且溫度降低幅度較大。

3.2公園對(duì)周圍熱環(huán)境影響距離分析

城市公園公園對(duì)于周圍區(qū)域具有明顯的降溫作用（周東穎等，2011），但是降溫的幅度是有很大差異的（岳文澤，2005）。綜合前人的研究方法，并結(jié)合本文數(shù)據(jù)分辨率和研究區(qū)實(shí)際情況，選取3個(gè)緩沖區(qū)進(jìn)行公園周邊熱環(huán)境研究，它們分別是是120、240、360 m。利用ARCGIS的相關(guān)空間分析方法，得到3個(gè)緩沖區(qū)內(nèi)的平均溫度，以進(jìn)行相關(guān)分析工作。

通過表1我們總結(jié)發(fā)現(xiàn)，120 m緩沖區(qū)平均增溫1.49 ℃，240 m緩沖區(qū)內(nèi)為1.63 ℃，360 m緩沖區(qū)為1.7 ℃，說明公園對(duì)周邊熱環(huán)境的影響隨著距離的增加的趨勢(shì)而不斷減弱。由公園內(nèi)向外溫度變化呈現(xiàn)出3種類型（以0.5 ℃為標(biāo)準(zhǔn)），即：（1）從內(nèi)向外，溫度以升高為主；（2）從內(nèi)向外，溫度變化不大；（3）從內(nèi)向外，溫度以降低為主。

從表1中我們可以看到，30個(gè)樣本中有26個(gè)，從公園內(nèi)向外，溫度以升高為主。其中在120 m緩沖區(qū)內(nèi)有10個(gè)溫度升高超過2 ℃，240 m緩沖區(qū)內(nèi)有12個(gè)（超過3 ℃為2個(gè)），360 m緩沖區(qū)內(nèi)15個(gè)（超過3 ℃為1個(gè)），由此可以看出，公園對(duì)周圍熱環(huán)境影響明顯，3個(gè)緩沖區(qū)內(nèi)，溫度最大差值為3.23 ℃。

在30個(gè)城市公園斑塊中有3個(gè)樣本，從公園內(nèi)向外，溫度變化不大。其中23號(hào)公園（東風(fēng)公園），作為公園，內(nèi)部本身面積小且有少量建筑分布，影響了其本身的均溫（高于多數(shù)公園），又由于周圍分布有廣州市動(dòng)物園（10號(hào)公園），烈士陵園（22號(hào)綠地），廣州體育學(xué)院（本身有大量林草地分布），緩沖區(qū)內(nèi)大量林草地的分布，導(dǎo)致該公園周圍溫度不升反降的現(xiàn)象。24號(hào)公園位于中山大學(xué)附近（360 m緩沖區(qū)內(nèi)），由于林地與建筑混雜分布，且林地覆蓋率高，因此形成了與23號(hào)公園相似的情形。29號(hào)公園與2號(hào)公園（上涌果樹公園）相距較近，果樹公園的深林覆蓋率高，溫度低，從而拉低了29號(hào)公園周圍的平均溫度。從上述3個(gè)情形可以了解到，公園之間距離對(duì)公園周圍的熱環(huán)境影響強(qiáng)烈，相對(duì)集中的多個(gè)公園能夠形成一個(gè)面積更大的“冷島區(qū)域”。

在所有的30個(gè)公園樣本中，27號(hào)公園（火車東站廣場(chǎng)）有大面積的植被覆蓋，然而其溫度卻是高于周圍大面積的建設(shè)用地區(qū)域。在前人大量的研究中都是表明建設(shè)用地具有較高的LST（陳峰等，2008；岳文澤和徐麗華，2007；周紅妹等，2008），并且二者具有較強(qiáng)的相關(guān)性。為了解釋這一現(xiàn)象，通過高分辨率遙感影像，結(jié)合Landsat5數(shù)據(jù)，對(duì)照反演后的LST分布圖，發(fā)現(xiàn)在再火車東站廣場(chǎng)的南部和東南部區(qū)域分布著以中信大廈為代表的高層建筑，由于研究地區(qū)地理緯度與影像獲取的日間時(shí)間，所以在高分辨率影像上可以看出大面積的陰影區(qū)，這些陰影區(qū)在LST分布圖上表現(xiàn)為低值區(qū)，而公園斑塊為太陽(yáng)輻射區(qū)，這就解釋了之前出現(xiàn)的反常情形。

3.3公園對(duì)周圍熱環(huán)境影響三維分析

針對(duì)于上述3種情形，為了更好的表現(xiàn)出公園本身與周圍區(qū)域熱場(chǎng)的關(guān)系，從30塊公園斑塊中選取具有代表性的3塊公園，引入建構(gòu)三維的方式來展現(xiàn)，以期望能夠更好的理解熱場(chǎng)的分布。相比于傳統(tǒng)的剖面線方式展現(xiàn)公園及周圍熱場(chǎng)分布不同的是，三維熱場(chǎng)分布更能夠全面體現(xiàn)公園周圍的熱場(chǎng)分布。

通過對(duì)上節(jié)中第一種熱場(chǎng)分布類型的分析，我們了解到該種類型的熱場(chǎng)分布呈現(xiàn)中心低四周高的趨勢(shì)。本節(jié)以天河公園（5號(hào)）公園為代表，通過相關(guān)三維分析及展示發(fā)現(xiàn)，整個(gè)緩沖區(qū)域的熱場(chǎng)呈現(xiàn)出中心低，四周高的現(xiàn)象，西部和北部偏高（圖5），且溫度變化劇烈，南部和東部相對(duì)偏低，溫度變化和緩；天河公園的最低溫度出現(xiàn)在公園的中心區(qū)域，形成明顯的“冷島”區(qū)域和“塌陷盆地”狀態(tài)；除西部部分區(qū)域，整體向外變化比較和緩，且在西北角出現(xiàn)明顯的低溫通道。

圖5　天河公園及周邊熱環(huán)境三維展示Fig. 5　The 3D thermal environment display around Tianhe Park

通過對(duì)上節(jié)中第二種熱場(chǎng)分布類型的分析，我們了解到該種類型的熱場(chǎng)分布呈現(xiàn)中心向四周變化微弱的趨勢(shì)。雖然對(duì)其空間分布導(dǎo)致的結(jié)果進(jìn)行了分析，但是不能夠直觀的展示其空間分布狀態(tài)。本節(jié)以東風(fēng)公園（23號(hào)）公園為代表（圖6），進(jìn)行相關(guān)分析和展示。整個(gè)緩沖區(qū)呈現(xiàn)多個(gè)“冷島”分布，西南部為烈士陵園分布區(qū)，中部為東風(fēng)公園分布區(qū)，東部是以廣州體育學(xué)院為代表的“冷島”區(qū)域，呈現(xiàn)多處“塌陷”現(xiàn)象；區(qū)域最高值出現(xiàn)在東風(fēng)公園西北部，東南部也有分布。東風(fēng)公園的溫度不是在幾何中心處，而是出現(xiàn)在東南角，且整個(gè)東風(fēng)公園位于“低溫谷”向高溫過渡的區(qū)域，故其均溫會(huì)出現(xiàn)整個(gè)區(qū)域均值變化不大的情況。

通過對(duì)上節(jié)中第三種熱場(chǎng)分布類型的分析，我們了解到該種類型的熱場(chǎng)分布呈現(xiàn)中心高四周低的趨勢(shì)。以火車東站廣場(chǎng)（27號(hào)）公園為典型區(qū)域，構(gòu)建其三維熱場(chǎng)模型，并進(jìn)行相關(guān)分析和展示。從圖中（圖7）我們可以看出，整個(gè)區(qū)域的高值出現(xiàn)在區(qū)域的西部和南部，溫度差異明顯，中部區(qū)域也出現(xiàn)明顯的高值分布；而低值區(qū)則分布在中心高值區(qū)的周圍，圍繞中心分布。火車東站廣場(chǎng)公園位于在中部的高值分布區(qū)，故而該公園區(qū)域均溫會(huì)高于周圍區(qū)域。

4　結(jié)論與討論

4.1結(jié)論

本文基于遙感與GIS的相關(guān)方法和理論，在前人研究和相關(guān)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)廣州市的城市公園對(duì)城市熱島的影響進(jìn)行了研究。主要結(jié)論如下：

圖6　東風(fēng)公園及周邊熱環(huán)境三維展示Fig. 6　The 3D thermal environment display around Dongfeng Park

圖7　火車東站廣場(chǎng)公園及周邊熱環(huán)境三維展示Fig. 7　The 3D thermal environment display around East Railway Station Plaza

第一，公園形態(tài)（公園面積、周長(zhǎng)、形狀指數(shù)都）與公園最低溫度、平均溫度有較強(qiáng)的相關(guān)性，并且隨著前三者的不斷增加，后二者都有顯著降低的趨勢(shì)，但是趨勢(shì)放緩的節(jié)點(diǎn)和幅度有較大差異；尤其是對(duì)于平均溫度，有出現(xiàn)“降溫趨于飽和”的狀態(tài)。

第二，綜上所述，在研究區(qū)域選取的30個(gè)公園斑塊中，有26個(gè)公園斑塊的均溫是明顯低于周圍區(qū)域的，但也出現(xiàn)了少量（3個(gè)）公園斑塊與周圍相差不大，甚至高于周圍區(qū)域的情況（1個(gè)），并對(duì)其原因進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

第三，通過對(duì)文中3種熱場(chǎng)分布情況進(jìn)行相關(guān)三維分析，能夠更好的反映出熱場(chǎng)的空間分布狀況，展現(xiàn)城市公園對(duì)周圍熱環(huán)境的影響強(qiáng)弱。

4.2討論

本文以廣州市主城區(qū)內(nèi)分布的主要綠地為研究對(duì)象，基于Landsat 5和高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)，利用遙感和GIS方法，進(jìn)而對(duì)城市綠地對(duì)城市熱島的影響進(jìn)行研究。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，選取了3個(gè)方面進(jìn)行研究，分別是綠地形態(tài)（面積、周長(zhǎng)、形狀指數(shù)）、綠地緩沖區(qū)（120、240、360 m）、三維熱環(huán)境，對(duì)二者的關(guān)系有一定的解釋作用，主要新意體現(xiàn)為三維熱環(huán)境的展現(xiàn)和分析。

但是由于數(shù)據(jù)分辨率與實(shí)地測(cè)量數(shù)據(jù)的缺乏，無(wú)法做更加細(xì)致的分析，比如緩沖區(qū)的尺度大小問題，更小面積綠地對(duì)熱場(chǎng)影響問題；另外，本文由于只選取了一期遙感影像，只能反映這一特殊時(shí)刻下的熱環(huán)境分布狀況，本意是期望能夠?yàn)橄嚓P(guān)人員展現(xiàn)這一思路，希望該方法能夠?yàn)橄嚓P(guān)讀者提供參考和借鑒。

城市綠地是城市緩解熱環(huán)境的一個(gè)重要部分，充分利用現(xiàn)有的城市綠地，并結(jié)合相關(guān)原理方法合理規(guī)劃，是城市可持續(xù)發(fā)展之路。

參考文獻(xiàn)：

LI X, ZHOU W, OUYANG Z. 2013. Relationship between land surface temperature and spatial pattern of greenspace: What are the effects of spatial resolution? [J]. Landscape and Urban Planning, 114: 1-8.

MAIMAITIYIMING M, GHULAM A, TIYIP T, et al. 2014. Effects of green space spatial pattern on land surface temperature: Implications for sustainable urban planning and climate change adaptation [J]. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 89(0): 59-66.

ROGAN J, ZIEMER M, MARTIN D, et al. 2013.The impact of tree cover loss on land surface temperature: A case study of central Massachusetts using Landsat Thematic Mapper thermal data [J]. Applied Geography, 45(0): 49-57.

SUNG C Y. 2013. Mitigating surface urban heat island by a tree protection policy: A case study of The Woodland, Texas, USA [J]. Urban Forestry & Urban Greening, 12(4): 474-480.

ZHANG X X, WU P F, CHEN B. 2010. Relationship between vegetation greenness and urban heat island effect in Beijing City of China [J]. Procedia Environmental Sciences, 2(0): 1438-1450.

陳峰, 何報(bào)寅, 龍占勇, 等. 2008. 利用Landsat ETM～+分析城市熱島與下墊面的空間分布關(guān)系[J]. 國(guó)土資源遙感, (02): 56-61.

邸蘇闖, 吳文勇, 劉洪祿, 等. 2012. 城市綠量的遙感估算與熱島效應(yīng)的相關(guān)分析——以北京市五環(huán)區(qū)域?yàn)槔齕J]. 地球信息科學(xué)學(xué)報(bào), 14(04): 481-489.

賈劉強(qiáng), 邱建. 2009. 基于遙感的城市綠地斑塊熱環(huán)境效應(yīng)研究——以成都市為例[J]. 中國(guó)園林, 25(12): 97-101.

孔繁花, 尹海偉, 劉金勇, 等. 2013. 城市綠地降溫效應(yīng)研究進(jìn)展與展望[J]. 自然資源學(xué)報(bào), 28(01): 171-181.

錢樂祥. 2006. 城市熱島研究中地表溫度與植被豐度的耦合關(guān)系[J]. 廣州大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 5(5): 62-68.

蘇泳嫻, 黃光慶, 陳修治, 等. 2011. 城市綠地的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 31(23): 7287-7300.

王偉, 申雙和, 趙小艷, 等. 2011. 兩種植被指數(shù)與地表溫度定量關(guān)系的比較研究——以南京市為例[J]. 長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境, 20(04): 439-444.

武佳衛(wèi), 徐建華, 談文琦. 2007. 上海城市熱場(chǎng)與植被覆蓋的關(guān)系研究[J]. 遙感技術(shù)與應(yīng)用, 22(1): 26-30.

岳文澤. 2005. 基于遙感影像的城市景觀格局及其熱環(huán)境效應(yīng)研究[D].華東師范大學(xué): 202.

岳文澤, 徐麗華. 2007. 城市土地利用類型及格局的熱環(huán)境效應(yīng)研究——以上海市中心城區(qū)為例[J]. 地理科學(xué), 27(02): 243-248.

周東穎, 張麗娟, 張利, 等. 2011. 城市景觀公園對(duì)城市熱島調(diào)控效應(yīng)分析——以哈爾濱市為例[J]. 地域研究與開發(fā), 30(03): 73-78.

周紅妹, 丁金才, 徐一鳴, 等. 2002. 城市熱島效應(yīng)與綠地分布的關(guān)系監(jiān)測(cè)和評(píng)估[J]. 上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 18(2): 83-88.

周紅妹, 高陽(yáng), 葛偉強(qiáng), 等. 2008. 城市擴(kuò)展與熱島空間分布變化關(guān)系研究——以上海為例[J]. 生態(tài)環(huán)境, (01): 163-168.

Effect of Urban Garden on Urban Heat Island and 3-dimensional Analysis: A Case Study in Guangzhou

WANG Shuaishuai, CHEN Yingbiao*, QIAN Qinglan, XIE Jinpeng

School of Geographical Sciences, Guangzhou University, Guangzhou 510006, China

With the rapid urbanization, urban heat island (UHI) has become the ecological problems focused nationally. How to relieve increasing urban heat island effect under the quickly urban expansion, improve residents' quality of life and improve human settlements, has become a universal concerned eco-environmental problem. In highly developed urban areas, green spaces with cooling effect, therefore, it is of great significance to quantitative research. Based on geographic information system (GIS) and remote sensing (RS), with derivation of land surface temperature (LST) and spatial statistical analysis, this paper analysis the effect on UHI of urban green land from three aspects, using the major 30 green lands in Guangzhou as a case study. Results show that pattern of urban green land (area, perimeter, shape index) and the temperature of green land have strong correlation; meanwhile, with the increasing of these three indexes(area, perimeter, shape index), average temperature and lowest temperature appear as "saturation“ trend within the green land. With the statistics of average temperature in three buffer(120 m, 240 m, 360 m), temperature variation show three situation from the inside out, namely higher, lower and invariant. At last, in order to explain the above three scenarios better, a three-dimensional (3D) analysis method was introduced. We select typical green lands in three situations above, analyze and summarize their spatial distribution regulation, and give a brief analysis. The main innovation of this paper is: based on the traditional research, we introduce a 3Danalysis method, which makes the relationship between urban and LST clearer, and the result could provide a reference for feature research.

urban green land; urban heat island; three-dimensional analysis; Guangzhou

X16

A

1674-5906（2014）11-1792-07

王帥帥，陳穎彪，千慶蘭，謝錦鵬. 城市公園對(duì)城市熱島的影響及三維分析——以廣州市主城區(qū)為例[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 2014, 23(11): 1792-1798.

WANG Shuaishuai, CHEN Yingbiao, QIAN Qinglan, XIE Jinpeng. Effect of Urban Garden on Urban Heat Island and 3-dimensional Analysis: A Case Study in Guangzhou [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2014, 23(11):1792-1798.

國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題(2012BAH32B03)；教育部人文社科規(guī)劃基金項(xiàng)目（11YJAZH016）

王帥帥（1989年生），男，碩士研究生，主要從事GIS與RS應(yīng)用研究。E-mail: GEO_WSS@126.com

*通信作者：陳穎彪（1969年生），男，教授，主要從事GIS與RS技術(shù)應(yīng)用研究。E-mail：gzhuchenyb@126.com

2014-09-11