地理研究 ›› 2021, Vol. 40 ›› Issue (3): 856-868.doi: 10.11821/dlyj020190975
汪洋1,2,3(), 杨丹1, 闵婕1,2,3(
), 翟非同1, 王雨1, 吴晓娇1, 张洪睿1
收稿日期:
2019-11-11
接受日期:
2020-07-01
出版日期:
2021-03-10
发布日期:
2021-05-10
通讯作者:
闵婕
作者简介:
汪洋(1978-),男,重庆北碚人,博士,教授,硕士生导师,主要研究方向为城乡空间规划与GIS应用研究。E-mail: 基金资助:
WANG Yang1,2,3(), YANG Dan1, MIN Jie1,2,3(
), ZHAI Feitong1, WANG Yu1, WU Xiaojiao1, ZHANG Hongrui1
Received:
2019-11-11
Accepted:
2020-07-01
Online:
2021-03-10
Published:
2021-05-10
Contact:
MIN Jie
摘要:
城市热岛受城市地表多因素影响,山地城市的情况则更为复杂。本文以典型山地城市重庆为例,基于Landsat8 OLI/TIRS影像、高精度矢量建筑等多源空间数据,采用城市地温反演、归一化植被指数、天空开阔度建模等方法,重点针对城市建成区,通过地理探测器分析各因子对城市热岛效应的约束力。研究表明:① 在都市区全域,城市热场空间异质性显著,植被覆盖、城市表面高程和天空开阔度因子具有全局性约束力表现,建筑密度、容积率和路网距离具有局部约束力表现。② 在城市建成区内部,对城市热岛效应约束性排前三位因子分别为:植被覆盖(q=0.782)、城市表面高程(q=0.499)、建筑密度(q=0.496);局部约束因子建筑密度、容积率和道路距离的约束力均较强,但三者差异小;天空开阔度对城市热岛的全局性影响相对较小(q<0.1)。③ 在城市建成区内部,各约束因子对城市热岛具有叠加约束效应,叠加解释度q(Xi∩Xj)均强于独立解释度,叠加q值介于0.50~0.82之间。
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表1
各因子数量建模方法汇总表"
因子 | 数据与建模方法 | 参数含义 |
---|---|---|
城市表面高程(CSE) | 建筑矢量面数据转栅格(1 m×1 m),重采样后叠加DEM数据,得到城市表面高层模型(CSE) | 建筑图层先转换为1 m分辨率网格数据,叠加DEM数据,再重采样为30 m网格,以此表达城市自然与人工建筑的叠加高度 |
建筑密度 (BD) | 基于已有经验[ | 式中:BD为格网内建筑密度;BA为格网内的建筑基底面积 |
建筑容积率(BVR) | 设定建筑层高3 m,乘以楼层数,得到建筑近似高度;计算100 m×100 m格网范围内,总建筑面积与建筑基底正射投影面积的比值,重采样为30 m网格,得到容积率(BVR) | 式中:BVR为格网内建筑容积率;BA为建筑基底正射投影面积;F为建筑楼层数 |
归一化植被指数(NDVI) | 式中:基于OLI数据,Band5为近红外波段反射值(NIR);Band4为红光波段反射值(R)[ | |
天空开阔度 (SVF) | 基于CSE计算结果,采用光线追踪法[ | 式中:SVF为每个栅格单元的天空开阔度指数;n为总模拟次数; |
距城市主干道 距离(RD) | 基于ArcGIS空间分析功能,计算每栋建筑几何中心至主次干道的最近欧式距离 | 道路类型主要包括城市快速路、都市区高速公路、城市主干道和次干道 |
反演地温指数(LST) | 基于Landsat8 OLI/TIRS数据产品,计算亮温、地表比辐射率、大气透过率;应用劈窗算法[ | 式中:Ts为地表温度(K);T10、T11分别为Landsat8第10、11波段的亮温值(K);A0、A1、A2为大气透过率和地表比辐射率确定参数 |
表3
城市热岛交互探测结果"
q(A),q(B) | q(A∩B) | q(A)+q(B) | 判据 | 交互作用 |
---|---|---|---|---|
q(X1)=0.499,q(X2)=0.782 | q(X1∩X2)=0.797 | q(X1)+q(X2)=1.281 | Max(q(A),q(B))<q(A∩B) | 双因子增强 |
q(X1)=0.499,q(X3)=0.093 | q(X1∩X3)=0.596 | q(X1)+q(X3)=0.592 | q(A)+q(B)<q(A∩B) | 非线性增强 |
q(X1)=0.499,q(X4)=0.496 | q(X1∩X4)=0.531 | q(X1)+q(X4)=0.995 | Max(q(A),q(B))<q(A∩B) | 双因子增强 |
q(X1)=0.499,q(X5)=0.495 | q(X1∩X5)=0.526 | q(X1)+q(X5)=0.994 | Max(q(A),q(B))<q(A∩B) | 双因子增强 |
q(X1)=0.499,q(X6)=0.490 | q(X1∩X6)=0.524 | q(X1)+q(X6)=0.989 | Max(q(A),q(B))<q(A∩B) | 双因子增强 |
q(X2)=0.782,q(X3)=0.093 | q(X2∩X3)=0.796 | q(X2)+q(X3)=0.875 | Max(q(A),q(B))<q(A∩B)) | 双因子增强 |
q(X2)=0.782,q(X4)=0.496 | q(X2∩X4)=0.793 | q(X2)+q(X4)=1.278 | Max(q(A),q(B))<q(A∩B) | 双因子增强 |
q(X2)=0.782,q(X5)=0.495 | q(X2∩X5)=0.792 | q(X2)+q(X5)=1.277 | Max(q(A),q(B))<q(A∩B) | 双因子增强 |
q(X2)=0.782,q(X6)=0.490 | q(X2∩X6)=0.820 | q(X2)+q(X6)=1.272 | Max(q(A),q(B))<q(A∩B) | 双因子增强 |
q(X3)=0.093,q(X4)=0.496 | q(X3∩X4)=0.525 | q(X3)+q(X4)=0.589 | Max(q(A),q(B))<q(A∩B) | 双因子增强 |
q(X3)=0.093,q(X5)=0.495 | q(X3∩X5)=0.520 | q(X3)+q(X5)=0.588 | Max(q(A),q(B))<q(A∩B) | 双因子增强 |
q(X3)=0.093,q(X6)=0.490 | q(X3∩X6)=0.548 | q(X3)+q(X6)=0.583 | Max(q(A),q(B))<q(A∩B) | 双因子增强 |
q(X4)=0.496,q(X5)=0.495 | q(X4∩X5)=0.504 | q(X4)+q(X5)=0.991 | Max(q(A),q(B))<q(A∩B) | 双因子增强 |
q(X4)=0.496,q(X6)=0.490 | q(X4∩X6)=0.506 | q(X4)+q(X6)=0.986 | Max(q(A),q(B))<q(A∩B) | 双因子增强 |
q(X5)=0.495,q(X6)=0.490 | q(X5∩X6)=0.505 | q(X5)+q(X6)=0.985 | Max(q(A),q(B))<q(A∩B) | 双因子增强 |
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