西宁市城市化进程与热岛效应关系的研究

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1、西宁市城市化进程与热岛效应关系的研究摘要：以2000-2010年Landsat5TM影像数据为数据源，利用线性光谱混合分析法、热传导方程法和归一化植被指数（NDVI）研究了青海省西宁市土地利用变化、地表温度（LST）、植被指数分布图，分析了西宁市城市化进程对LST、NDVI的影响。结果表明：西宁市10年间植被转变为水体、裸露地和人工表面用地的面积分别达到0.18km2.0.84km2和18.91km2；反之，水体转换为植被的仅有0.04km2o西宁市10年间平均LST升高了1.1°C,在空间上，LST呈增加趋势的面

2、积为339.74km2,占研究区总面积的99.88%。在植被方面，NDVI总体呈现增加趋势，增加面积为241.77km2,占研究区总面积的71.03%。并但不同地物类型LST变化情况不同，其中交通用地、工业用地、灌木绿地、居住地的LST升高最快，10年间分别升高了1・43°C、1・42°C、1.32°C和1・23°C,而温度变化较缓慢的是河流绿地，温度升高了0・77°C。说明城市植被用地大面积改变为其他人工用地是城市热岛效应形成的主要影响因素。关键词：城市化；地表温度；植被归一化指数；热岛效应中图分类号：X16文献

3、标识码：A文章编号:16749944（2017）120015051引言目前，国内外许多利用热红外遥感对城市热岛效应的研究都有较大的进展［1］。国外利用遥感进行城市热岛效应的研究起步较早，主要有针对热岛效应形成机制的研究，使用大气模型对城市热岛的研究以及热岛效应对大气影响的研究等［2〜4］o国内对热岛效应的研究始于20世纪80年代，起初主要是对北京、上海、广州等大都市的基于气象学的城市热岛效应观测和分析研究，迄今为止已有多个城市开展过基于遥感的城市热岛效应研究，研究主耍包括：从宏观角度定性或定量地进行热岛效应分布与强

4、度分析、变化监测、热岛效应与植被指数或土地覆盖类型的相关性等的研究［5〜13］。可见，近年来国内外城市热岛的研究成果很丰富，未来利用遥感技术来进一步研究城市热岛效应的各类问题仍将是一个十分重要的方向。随着城市的快速发展，西宁市城市规模日益扩大，城市人口密集、工厂及车辆排热、居民生活用能的释放、城市建筑结构及青藏高原下垫面特性的综合影响，对城市气候和土地类型有深远的影响，使得热岛问题口益突出，并引发了一系列的环境问题。城市热岛还在一定程度上影响城市空气湿度、云量、降水、生物等，这些使城市气候及环境受到极大的影响，也给

5、城市的可持续发展带来阻碍［14,15］。因此，开展对西宁市城市化进程与热岛效应关系的研究是非常必要的，这对缓解热岛强度，合理规划土地利用类型，改善人居环境都具有十分重要的作用。2研究区概况及数据來源2.1研究区概况研究区西宁市是青海省的省会，地处青藏高原河湼谷地南北两山对峙之间（研究区位置见图1）,是青海省政治、经济、文化、科技、交通中心和主要工业基地。西宁市是青藏高原第一大城市，2014年末西宁市常住人口达229.07万人，城镇化率达到68.61%,特别是城镇人口增长显著，与10年前的2014年相比,人口城镇化率

6、提高10.19%o在西部大开发政策的带动下，西宁逐步向国际化的大都市发展，而城市快速发展的同时也带来一系列的环境问题。2.2数据来源从青海省生态环境遥感监测中心购买数据，通过对数据进行处理和解译，分析西宁市城市化进程与热岛效应的关系。3研究方法本项冃利用西宁市2000-2010年（10年）不同时期的Landsat5TM影像，通过ArcGIS,ENVI软件分析西宁市热岛效应相对强度空间分布以及植被指数分布，并结合变化分析、GTS分析、对比与相关性分析等方法具体研究了西宁市城市化进程与热岛效应Z间的关系，旨在为城市合理

7、布局，改善环境状况提供基本依据［16〜19］。4结果与分析4.1地表温度（LST）时空动态变化本研究基于Landsat-TM和ETM+遥感影像，对其热红外波段（10.4~12.5um）进行预处理，利用热辐射传输方程反演地表温度（LST）,并分析其时空动态变化。分析结果显示：西宁市2000-2010年LST呈现波动上升趋势，其中2001、2003、2006、2007和2009为温度谷点，其屮最高温出现在2010年,其次为2008年，两年的温度分别为37.85°C和33.61°C,10年?g平均LST升高了1・1°C（

8、图2）。LST的空间变化如图3所示，其中LST呈增加趋势的面积为339.74km2,占研究区总面积的99.88%,主要分布在城西区、城北生物园区和东部经济开发区。LST呈减少趋势的面积仅为0.63km2,位于海湖新区外缘地带、城北区外缘地带以及城东区外缘地带。温度增加的面积主要分布在主城区和城市的中心地带，变化较明显的趋势是：主城区温度高于西宁市周边地区。L