◎ 張棋斐 吳志峰 郭冠華

高密度建成區(qū)城市生態(tài)空間的熱環(huán)境緩釋效應(yīng)
——以廣州市中心城區(qū)為例

◎ 張棋斐 吳志峰 郭冠華

隨著全球城市化進(jìn)程的推進(jìn)，城市熱島效應(yīng)已成為當(dāng)下嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題之一，嚴(yán)重制約人類健康與城市的可持續(xù)發(fā)展。城市生態(tài)空間對(duì)城市熱島效應(yīng)的緩解具有重大意義，而目前，從局地效應(yīng)角度研究城市生態(tài)空間對(duì)熱環(huán)境影響還比較缺乏，影響城市生態(tài)空間降溫效應(yīng)的因素還未明了。因此，本文基于多源遙感數(shù)據(jù)，對(duì)廣州市中心區(qū)生態(tài)空間進(jìn)行識(shí)別并反演地表溫度，定量刻畫(huà)城市核心區(qū)內(nèi)部生態(tài)空間的降溫強(qiáng)度，以探討廣州市生態(tài)空間斑塊結(jié)構(gòu)特征和空間布局對(duì)周邊環(huán)境溫度的影響。結(jié)果表明：⑴生態(tài)空間與地表溫度的空間分布具有明顯的高低值耦合分布趨勢(shì)，生態(tài)空間越集中連片分布，越有利于促進(jìn)局地?zé)崃繑U(kuò)散，以緩解城市的熱島效應(yīng)；⑵生態(tài)空間對(duì)周邊環(huán)境降溫強(qiáng)度主要由其空間結(jié)構(gòu)特征和空間位置共同決定，當(dāng)生態(tài)空間的空間結(jié)構(gòu)特性保持一定時(shí)，其所處的空間位置不同對(duì)緩解周圍城市熱環(huán)境的作用也有所差異。本研究揭示城市生態(tài)空間的結(jié)構(gòu)特征及其周圍環(huán)境對(duì)冷卻效應(yīng)強(qiáng)度的影響機(jī)制，為促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展提供有益的建議。

生態(tài)空間 城市熱島 緩釋效應(yīng) 降溫強(qiáng)度 廣州市中心區(qū)

一、引言

城市生態(tài)用地作為城市生態(tài)空間的基石，主要是指城市中具有重要生態(tài)功能、提供生態(tài)產(chǎn)品和生態(tài)服務(wù)為主的區(qū)域[1,2]，城市生態(tài)用地單元所占據(jù)的物理空間共同組合成城市生態(tài)空間。城市生態(tài)空間所具備的生態(tài)環(huán)境調(diào)節(jié)、孕育、生物支持功能對(duì)社會(huì)環(huán)境和自然環(huán)境均起著舉足輕重的作用，同時(shí)也是城市復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的重要組成要素之一[3]。目前，國(guó)內(nèi)主要從生態(tài)功能和生態(tài)要素兩種視角對(duì)城市生態(tài)空間這一概念進(jìn)行界定。其中第一種觀點(diǎn)認(rèn)為城市生態(tài)空間是指林地、綠地、耕地、灘涂濕地、坑塘水面等提供城市生態(tài)服務(wù)功能的自然或半自然地域空間[4]；而第二類觀點(diǎn)認(rèn)為城市生態(tài)空間是指城市生態(tài)系統(tǒng)中各自然因子的空間載體（如土壤、水體、動(dòng)植物等）[5]。城市生態(tài)空間承擔(dān)著保障城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展、提高居民生活水平、維護(hù)城市生態(tài)環(huán)境健康的重要任務(wù)，是城市中不可或缺的物質(zhì)空間[6]，但同時(shí)也是受人類活動(dòng)干擾最為強(qiáng)烈的地帶。

隨著全球城市化進(jìn)程的加速，建設(shè)用地需求日益增加，城市生態(tài)空間不斷遭受侵占，城市生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能被嚴(yán)重削弱，導(dǎo)致城市熱島、水文循環(huán)中斷、大氣污染等諸多環(huán)境問(wèn)題[7～9]。其中，由城市熱島效應(yīng)引發(fā)的城市熱環(huán)境問(wèn)題嚴(yán)重制約人類健康與城市的可持續(xù)發(fā)展。隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，眾多學(xué)者利用遙感熱紅外數(shù)據(jù)對(duì)城市熱島變化以及成因機(jī)制進(jìn)行大量的研究，得出在城市各種下墊面中，具有較大熱慣性和熱容量的園林、綠地、濕地等生態(tài)用地被人工不透水面（水泥、瀝青）所取代，改變了城市內(nèi)部的能量平衡，在同等的太陽(yáng)輻射下，其溫度增長(zhǎng)幅度遠(yuǎn)高于其他自然地表，導(dǎo)致城市熱島效應(yīng)迅速加強(qiáng)[10]。因此，如何最大程度發(fā)揮城市內(nèi)部遺存生態(tài)空間的降溫效應(yīng)，對(duì)城市熱島效應(yīng)的緩解具有十分重要的意義。

在前人的研究中，城市生態(tài)用地中的綠地、水體和濕地均證明具有降溫增濕作用，能夠有效調(diào)節(jié)城市局地小氣候，形成城市中的“冷島”[11～13]。在中國(guó)的城市化進(jìn)程中，城市的生態(tài)空間一直處于被掠奪開(kāi)發(fā)的狀態(tài)，如何最大程度的發(fā)揮城市生態(tài)空間的降溫效應(yīng)是目前面臨的主要問(wèn)題之一。此外，目前從局地效應(yīng)角度研究城市生態(tài)空間對(duì)熱環(huán)境影響還比較缺乏，影響城市生態(tài)空間降溫效應(yīng)的因素還未明了。因此，本文在前人的研究基礎(chǔ)上，利用Landsat8-TIRS衛(wèi)星數(shù)據(jù)反演廣州市地表溫度(LST)，選取廣州市中心城區(qū)內(nèi)的生態(tài)空間作為研究對(duì)象，結(jié)合3S技術(shù)與景觀格局指數(shù)方法，定量刻畫(huà)城市核心區(qū)內(nèi)部生態(tài)空間的降溫強(qiáng)度，尤其針對(duì)生態(tài)空間的空間結(jié)構(gòu)特征及其周圍環(huán)境配置對(duì)生態(tài)空間降溫效應(yīng)的影響進(jìn)行深入的研究，以期為獲取更大的城市熱環(huán)境改善效益，促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展提供有益的建議。

二、研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

（一）研究區(qū)概況

廣州市(112°57′ —114°3′ E, 22°26′ —23°56′ N）位于廣東省的中南部，是廣東省的省會(huì)以及政治、經(jīng)濟(jì)與文化中心，也是珠三角大都市區(qū)的核心城市，有中國(guó)“南大門(mén)”之稱。廣州市地處亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均降水量1700mm，年平均氣溫22℃，地勢(shì)上東北向西南傾斜，東北部為中低山地，南部為平坦的沖積平原，全市面積約7434.40km2。自上世紀(jì)改革開(kāi)放以來(lái)，廣州經(jīng)歷了快速城市化和城市擴(kuò)張，其高密度的建成區(qū)、高強(qiáng)度的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)導(dǎo)致嚴(yán)重的熱島效應(yīng)。因此，本文選擇廣州市的中心城區(qū)（荔灣區(qū)、越秀區(qū)、天河區(qū)、海珠區(qū)、白云區(qū)、黃埔區(qū)）作為研究對(duì)象（圖1），面積大約為1166.37km2。該地區(qū)面臨最為嚴(yán)重的城市熱島效應(yīng)，在該地區(qū)探討城市生態(tài)空間的降溫效應(yīng)具有一定的代表性和意義。

（二）數(shù)據(jù)處理

1.數(shù)據(jù)來(lái)源。隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，各種對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星源源不斷地提供不同空間分辨率、時(shí)間分辨率和光譜分辨率的遙感影像。本研究運(yùn)用多種遙感數(shù)據(jù)源對(duì)廣州市生態(tài)空間和地表溫度進(jìn)行識(shí)別和反演。其中，多源遙感數(shù)據(jù)主要來(lái)自：①空間分辨率為2m的高分一號(hào)衛(wèi)星，該衛(wèi)星搭載著了2臺(tái)2m分辨率全色和8m分辨率多光譜相機(jī)，可以很好地識(shí)別地表各種生態(tài)用地類型；②利用無(wú)云或少云，圖像質(zhì)量良好的Landsat8-TRIS衛(wèi)星數(shù)據(jù)（行列號(hào)：122-44，時(shí)相為2015年10月18日上午10:52分）對(duì)地表溫度進(jìn)行反演；③空間分辨率優(yōu)于1m的無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)作為輔助數(shù)據(jù)，對(duì)提取的生態(tài)用地進(jìn)行精度驗(yàn)證，以保障所提取生態(tài)空間的準(zhǔn)確性。

2.城市生態(tài)空間提取。本文參照國(guó)土資源部頒布的《全國(guó)土地分類》方案將土地覆蓋類型分為建設(shè)用地、林地、灌草地、耕地以及水體坑塘，共五大類；同時(shí)，結(jié)合城市生態(tài)空間概念[14]，本研究將城市生態(tài)空間界定為提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)為主的林地、灌草地、耕地以及水體坑塘等用地類型所占據(jù)的空間。

在遙感數(shù)據(jù)處理軟件平臺(tái)ENVI的支持下，以2m分辨率的高分一號(hào)衛(wèi)星數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，采用面向?qū)ο笈c貝葉斯光譜分析相結(jié)合的方法，提取廣州市中心城區(qū)生態(tài)空間（圖2a）。通過(guò)隨機(jī)取樣方法對(duì)分類結(jié)果進(jìn)行精度評(píng)價(jià)，得出整體分類精度和Kappa系數(shù)分別為86.25%與0.91，因此可以認(rèn)為廣州市中心城區(qū)的生態(tài)空間分布是基本正確的。

圖1 研究區(qū)位置示意圖

3.地表溫度反演。為保障反演地表溫度的準(zhǔn)確性，在反演地表溫度之前，先對(duì)Landsat8-TRIS數(shù)據(jù)進(jìn)行大氣校正與幾何校正。然后，運(yùn)用Landsat8-TRIS數(shù)據(jù)中的熱紅外波段（band 10），結(jié)合衛(wèi)星過(guò)境當(dāng)天的氣象數(shù)據(jù)，使用覃志豪提出的單窗算法[15,16]反演得出廣州市地表溫度分布圖（圖2b）。

圖2 廣州市中心城區(qū)土地覆蓋類型(a)與地表溫度圖(b)

三、研究方法

（一）生態(tài)空間景觀特征計(jì)算

本研究利用ArcGIS與Fragstats 工具定量描述城市生態(tài)空間景觀的空間特征，分別選取面積（AREA）、景觀面積比例（PLAND）、斑塊破碎度（PD）、最大斑塊指數(shù)（LPI）、形狀指數(shù)（LSI）、生態(tài)空間周邊的景觀組分（建設(shè)用地比例）以及距離市中心距離（DIST）共七個(gè)指數(shù)。其中，面積（AREA）反映的是某一景觀面積的大小；景觀面積比例（PLAND）反映斑塊所占景觀面積比例；PD為斑塊密度，其值越高反映斑塊越破碎；最大斑塊指數(shù)（LPI）反映最大斑塊的面積；形狀指數(shù)通過(guò)計(jì)算生態(tài)空間邊界得到，表征景觀斑塊形狀的復(fù)雜程度，理論上來(lái)說(shuō)形狀指數(shù)越大，斑塊形狀越不規(guī)則；生態(tài)空間的位置定義為它的距離從市中心的距離；建設(shè)用地比例用來(lái)衡量城市生態(tài)空間周圍的景觀構(gòu)成對(duì)水體冷卻效果的影響。

（二）降溫強(qiáng)度分析

為了分析生態(tài)空間對(duì)周圍環(huán)境的影響強(qiáng)度，本研究將生態(tài)空間的降溫強(qiáng)度（Cooling Effect Intensity）定義為生態(tài)空間自身溫度與距離生態(tài)空間邊界500m距離之間的溫差。因此，運(yùn)用ArcGIS空間分析模塊根據(jù)生態(tài)空間邊界建立距離為500m的緩沖區(qū)，并且對(duì)每個(gè)生態(tài)空間的緩沖區(qū)進(jìn)行鑒別，剔除包含較大面積綠地、水體的區(qū)域，以更科學(xué)地刻畫(huà)城市生態(tài)空間對(duì)周圍環(huán)境溫度的降溫強(qiáng)度（式-1）。

Tb為500m緩沖區(qū)處地表溫度，Te為生態(tài)空間自身溫度。

（三）生態(tài)空間與地表溫度聚類分析

為分析生態(tài)空間與地表溫度在空間上的分布模式，本研究借助ArcGIS空間分析模塊中的Create Fishnet工具創(chuàng)建500m×500m格網(wǎng)，并將其疊置于生態(tài)空間分布圖與地表溫度分布圖上，利用Zonal Statistics工具分別統(tǒng)計(jì)出每個(gè)單元格網(wǎng)內(nèi)生態(tài)空間的面積比例（PLAND）、形狀指數(shù)（LSI）以及格網(wǎng)內(nèi)平均溫度（圖3）。

空間自相關(guān)分析能夠識(shí)別探索空間要素非隨機(jī)性空間分布情況，在地理、經(jīng)濟(jì)等諸多學(xué)科得到應(yīng)用[17,18]。本研究采用空間自相關(guān)分析中的Getis-G統(tǒng)計(jì)量，進(jìn)行城市生態(tài)空間分布和地表溫度對(duì)象的空間聚集度識(shí)別，該統(tǒng)計(jì)量能夠很好地識(shí)別空間集聚的高值模式（Hot Spots）和低值模式（Cold Spots），能夠?qū)鄣恼w趨勢(shì)進(jìn)行判別。計(jì)算公式如下：

式中，ω(i,j)為空間權(quán)重矩陣，xi和xj分別為第i, j個(gè)變量的屬性值。計(jì)算結(jié)果主要為六種聚集類型，分別為90%、95%以及99%置信水平的高/低值集聚，如圖4所示。

四、結(jié)果與分析

（一）城市生態(tài)空間與地表溫度空間格局

1.城市生態(tài)用地空間結(jié)構(gòu)。在廣州市中心城區(qū)范圍內(nèi)，城市生態(tài)空間總面積大約395.72km2，占研究區(qū)總面積的33.92%；其中林地、灌草地、耕地與水體坑塘分別占據(jù)了21.41%、4.73%、2.26%與5.52%，城市生態(tài)空間具體分布如圖2a所示；結(jié)合各區(qū)生態(tài)空間的景觀格局指數(shù)（表1）。可以發(fā)現(xiàn)，白云區(qū)與黃埔區(qū)的AREA及PLAND數(shù)值較高，表明這兩個(gè)區(qū)城市生態(tài)空間占據(jù)面積較大，而且較大的最大斑塊指數(shù)（LPI）與較小的斑塊破碎度（PD）進(jìn)一步表明白云區(qū)與黃浦區(qū)生態(tài)空間連片分布，一定程度上反映白云、黃埔兩區(qū)的生態(tài)環(huán)境狀況良好。相反，對(duì)于荔灣、越秀、海珠等城區(qū)，其AREA、PLAND、LPI指數(shù)都較小，而PD值比較大，表明這四個(gè)城區(qū)呈現(xiàn)出以小型斑塊為主導(dǎo)的破碎化格局。這可能是這四個(gè)城區(qū)受人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)影響較大，導(dǎo)致其生態(tài)空間面積較小，斑塊的破碎程度嚴(yán)重。

圖3 500×500m格網(wǎng)疊置分析示意圖

2.地表溫度空間分異特征。根據(jù)衛(wèi)星過(guò)境時(shí)間（2015-10-18），查詢廣州市當(dāng)天天氣狀況，可知當(dāng)天氣溫在19～31℃之間，風(fēng)速2.3m/s，氣壓166hPa。通常情況下，地表溫度會(huì)稍高于氣溫[19]，結(jié)合本研究的地表溫度反演結(jié)果（圖2b），可大致認(rèn)為地表溫度反演結(jié)果是可信的。

從圖2b可以看出，廣州市中心城區(qū)東北部和中部的山區(qū)地表溫度相對(duì)較低，形成城市“熱環(huán)境”中的“冷島”，正好與城市生態(tài)空間的位置相耦合。其中，最為明顯的是白云山風(fēng)景區(qū)、火爐山森林公園、天鹿湖森林公園以及越秀山；大面積的城市生態(tài)空間，能夠有效地促進(jìn)了局地?zé)崃繑U(kuò)散，緩解城市的熱島效應(yīng)。地表溫度的高溫區(qū)域大多與城市建成區(qū)相對(duì)應(yīng)，尤其是廣州市老城區(qū)（荔灣、越秀），其內(nèi)部高密度集中連片分布的建筑景觀，導(dǎo)致城市熱島效應(yīng)的集聚。

3.空間聚集度分析。從圖4可以看出，城市生態(tài)空間高值聚集區(qū)位于中部與東北部地區(qū)，低值聚集區(qū)位于西部一帶；而地表溫度的高值聚集區(qū)主要分布于西部與南部的荔灣、越秀、天河等城區(qū)，低值區(qū)主要集中于中部與東北部地區(qū)。其中，東北部地區(qū)的生態(tài)空間與地表溫度聚集值均在95%置信水平以上?？梢园l(fā)現(xiàn)城市生態(tài)空間的高低值聚集區(qū)與地表溫度的高低值聚集區(qū)呈現(xiàn)出高低值相互耦合的趨勢(shì)，進(jìn)一步說(shuō)明了城市生態(tài)空間是城市熱島中的低溫區(qū)，集聚的城市生態(tài)空間能夠有效地減緩地表溫度上升的幅度。

表1 生態(tài)空間景觀格局指數(shù)

（二）城市生態(tài)空間的熱環(huán)境效應(yīng)

將生態(tài)空間分布圖層與地表溫度圖進(jìn)行疊置分析，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，中心城區(qū)內(nèi)城市生態(tài)用地平均溫度為25.96℃，較廣州市中心城區(qū)平均地表溫度30.80℃低4.84℃，說(shuō)明城市生態(tài)空間是城市熱島中的低溫區(qū)。為進(jìn)一步確定生態(tài)空間對(duì)熱環(huán)境的影響，本研究在引入每個(gè)500m×500m格網(wǎng)內(nèi)生態(tài)空間的面積比例以及形狀指數(shù)來(lái)描述生態(tài)空間的形態(tài)與格網(wǎng)內(nèi)部平均地表溫度之間的關(guān)系，并繪制出散點(diǎn)圖（圖5）。從圖5a中我們可以發(fā)現(xiàn)，格網(wǎng)內(nèi)部生態(tài)空間面積比例與該格網(wǎng)內(nèi)地表溫度均值存在線性的負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R2為0.55；這意味著，隨著生態(tài)空間面積的增大，城市生態(tài)空間對(duì)周邊環(huán)境溫度的影響程度逐漸增強(qiáng)，導(dǎo)致格網(wǎng)內(nèi)部的均溫逐漸下降，這也進(jìn)一步驗(yàn)證了前人所得到“面積是影響綠色空間降溫效應(yīng)的主要因子”的結(jié)論[7]。雖然生態(tài)空間與地表溫度之間也存在著負(fù)相關(guān)關(guān)系，但是存在著一部分地表高溫離群點(diǎn)，說(shuō)明了生態(tài)空間的降溫效應(yīng)不只受面積比例這單一因子影響，還存在著空間不一致性問(wèn)題。

圖4 城市生態(tài)空間(a)與地表溫度(b)高值/低值聚集分布特征

從生態(tài)空間形狀指數(shù)來(lái)看（圖5b），格網(wǎng)內(nèi)生態(tài)空間形狀指數(shù)與格網(wǎng)內(nèi)部地表均溫存在正相關(guān)關(guān)系，決定系數(shù)R2為0.47，這可能是由于斑塊的形狀越復(fù)雜，其內(nèi)部的能量越容易與外部環(huán)境進(jìn)行交流[20]。因此，當(dāng)格網(wǎng)內(nèi)的生態(tài)空間邊界越復(fù)雜，其內(nèi)部能量于周圍環(huán)境交換得越強(qiáng)烈，其內(nèi)部能量更容易受到外界干擾，城市生態(tài)空間對(duì)周邊環(huán)境溫度的影響程度減弱，從而導(dǎo)致具有較大形狀指數(shù)的格網(wǎng)其溫度較高。

（三）生態(tài)空間景觀特征對(duì)周邊熱環(huán)境的影響

圖5 生態(tài)空間的面積百分比(a)與形狀指數(shù)(b)的地表溫度散點(diǎn)圖

為了定量刻畫(huà)生態(tài)空間的斑塊結(jié)構(gòu)特征（AREA、LSI、LPI、PD）、生態(tài)空間周圍景觀組分（PB）以及生態(tài)空間的具體空間位置（DIST）對(duì)生態(tài)空間降溫強(qiáng)度的影響，本研究對(duì)廣州市中心城區(qū)生態(tài)空間的空間景觀特征進(jìn)行多元回歸分析，結(jié)果如表2所示。從表中我們可以發(fā)現(xiàn)，回歸模型的決定系數(shù)R2為0.71，其中面積比例、形狀指數(shù)、建設(shè)用地比例和距市中心距離，共四個(gè)指標(biāo)在0.05置信水平以內(nèi)。對(duì)于獨(dú)立變量來(lái)說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)（Std.coefficient）能用于確定哪些自變量對(duì)因變量的貢獻(xiàn)更大。因此，模型中自變量的重要性依次為生態(tài)空間面積（1.415）、形狀指數(shù)（-0.429）、建設(shè)用地面積比例（0.316）以及距離市中心距離（-0.273）；其中生態(tài)空間面積和周圍建設(shè)用地面積比例與生態(tài)空間冷卻強(qiáng)度（CE Intensity）呈正相關(guān)關(guān)系，而形狀指數(shù)和距離市中心距離與冷卻強(qiáng)度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。這表明了城市生態(tài)空間的面積越大以及生態(tài)空間周圍建設(shè)用地面積比例越高，城市生態(tài)空間的降溫效應(yīng)越明顯。與此相反，更不規(guī)則的幾何形狀的水體和更遠(yuǎn)的距離從市中心中心往往有較小的冷卻強(qiáng)度。

表2 生態(tài)空間降溫效應(yīng)與生態(tài)空間景觀特征的多元回歸分析

五、討論與結(jié)論

研究發(fā)現(xiàn)，廣州市中心城區(qū)生態(tài)空間景觀主要集中分布于白云、黃埔兩區(qū)，而荔灣、越秀、天河等城區(qū)生態(tài)空間破碎化嚴(yán)重。通過(guò)ArcGIS的Getis-G指數(shù)聚類分析，可以發(fā)現(xiàn)地表溫度與生態(tài)空間的空間分布上具有很強(qiáng)的一致性，地表溫度的低值區(qū)主要對(duì)應(yīng)著生態(tài)空間分布的高值區(qū)并且置信水平均在90%以上，一定程度說(shuō)明了城市生態(tài)空間能有效減緩?fù)忍?yáng)輻射下地表的升溫效果。前人的研究發(fā)現(xiàn)，城市綠地的空間特征（如面積和幾何形狀）對(duì)城市熱島效應(yīng)的緩解有著重要的作用[21,22]，本文對(duì)廣州市中心城區(qū)的生態(tài)空間的熱環(huán)境效應(yīng)研究也得出了相類似的結(jié)論。通過(guò)以500m×500m格網(wǎng)為分析單元，分析生態(tài)空間的景觀特征（面積比例與形狀指數(shù)）與地表均溫的關(guān)系，雖然發(fā)現(xiàn)生態(tài)空間的面積大小與邊界復(fù)雜程度均會(huì)影響格網(wǎng)內(nèi)部的溫度，但是均存在著明顯的空間不一致性的問(wèn)題，表明城市生態(tài)空間的降溫效應(yīng)受多種因素的影響。在今后的研究中，對(duì)生態(tài)空間斑塊的大小、何種分布組合才能使得降溫效應(yīng)的最大化還需進(jìn)一步的探討。

對(duì)于生態(tài)空間景觀特征對(duì)周邊熱環(huán)境的影響，通過(guò)多元回歸分析發(fā)現(xiàn)，生態(tài)空間的面積標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)最大，因此生態(tài)空間對(duì)周圍環(huán)境的降溫幅度主要受生態(tài)空間的面積影響。生態(tài)空間的邊界復(fù)雜程度對(duì)降溫效應(yīng)有負(fù)面的影響，這意味著邊界較為規(guī)則的生態(tài)空間有利于增強(qiáng)其降溫效應(yīng)，進(jìn)一步耦合了前人的研究結(jié)果[22]。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的現(xiàn)象，即生態(tài)空間的冷卻強(qiáng)度還受到生態(tài)空間的分布位置和周圍建設(shè)用地的影響，生態(tài)空間周圍建設(shè)用地比例越高、越密集的建成區(qū)能夠大幅增加生態(tài)空間周圍的地表溫度，從而導(dǎo)致更高的冷卻強(qiáng)度。此外，越接近市中心的生態(tài)空間降溫幅度更大，證實(shí)了即使生態(tài)空間具有相同的結(jié)構(gòu)特性，但在不同的空間位置卻有不同的能力緩解城市熱環(huán)境。這一發(fā)現(xiàn)，對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)有著舉足輕重的作用。目前在城市生態(tài)環(huán)境管理規(guī)劃中，城市生態(tài)空間被侵占后，往往利用城市郊區(qū)的生態(tài)用地來(lái)填補(bǔ)城市內(nèi)部的生態(tài)空間的損失，雖然這一做法表面上保證了城市生態(tài)空間面積不會(huì)減少，但是由于生態(tài)空間的位置與形狀均發(fā)生了變化，很可能導(dǎo)致城市生態(tài)服務(wù)功能的損失；在這個(gè)空間位置的置換過(guò)程中，導(dǎo)致中心城區(qū)所需要生態(tài)效益（如降溫效應(yīng)）的缺失。因此，為提高特定的城市生態(tài)空間的生態(tài)效益，需進(jìn)一步增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的空間理解。

本文以廣州市中心城區(qū)為例，探討了城市生態(tài)空間的熱環(huán)境效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)城市生態(tài)空間對(duì)應(yīng)的熱環(huán)境溫度明顯低于城市建成區(qū)，形成了城市熱環(huán)境中的“冷島效應(yīng)”，對(duì)改善城市熱環(huán)境具有積極的意義。同時(shí)，本研究還發(fā)現(xiàn)城市生態(tài)空間的降溫效應(yīng)具有一定的空間依賴性，為獲取城市熱環(huán)境改善效益及城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)價(jià)提供了有益的啟示。

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Thermal Environment Effect of Urban Ecological Space in High Density Urban Builtup Areas: A Case Study of the Central Urban District of Guangzhou

Zhang Qifei, Wu Zhifeng, Guo Guanhua

In the global process of rapid urbanization, one of the world’s most phenomenal environmental problems is the urban heat island (UHI) effect. This effect seriously hampers human health and the sustainable development of cities. Urban ecological space is one of significance factors to alleviate the UHI effect. Less attention, however, has been directed to the effects of urban ecological space patterns on their own thermal environment effect at patch level.Moreover, the factors that affect the cooling effect of urban ecological space are still unknown.Therefore, in this study, we focused on the effects of spatial patterns of urban ecological space on their own thermal environment effect and the cooling intensity of the ecological space in the urban core area was quantitatively described. Results indicate that: ⑴ The spatial distribution of ecological space and land surface temperature has an obvious trend of high and low value coupling distribution, the more concentrated distribution of ecological space, the more conducive to the promotion of local heat diffusion. ⑵The cooling intensity of ecological environment to thesurrounding environment is mainly determined by its spatial patterns and spatial location. Further, when the spatial structure characteristics of the ecological space are maintained, the spatial location of the ecological environment has different effects on the mitigation of the urban thermal environment. The results of this study suggest that the spatial patterns of urban ecological space and the influence mechanism of the surrounding environment on urban ecological space cooling effect intensity, which can provide some useful suggestions for the sustainable development of the city.

ecological space; urban heat island; urban thermal environment release effect;cooling intensity; urban area of Guangzhou

P237

10.3969/j.issn.1674-7178.2017.03.004

張棋斐，碩士研究生，廣州大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院、廣東省地理國(guó)情監(jiān)測(cè)與綜合分析工程技術(shù)研究中心，主要研究方向?yàn)槌鞘猩鷳B(tài)環(huán)境遙感。吳志峰，教授、博導(dǎo)，廣州大學(xué)地理學(xué)院院長(zhǎng)、廣東省地理國(guó)情監(jiān)測(cè)與綜合分析工程技術(shù)研究中心主任、國(guó)際景觀生態(tài)學(xué)會(huì)中國(guó)分會(huì)副理事長(zhǎng)、廣東省遙感與GIS學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)，主要研究方向?yàn)槌鞘猩鷳B(tài)與人居環(huán)境、城市遙感與空間分析等。郭冠華，博士后，廣州大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院、廣東省地理國(guó)情監(jiān)測(cè)與綜合分析工程技術(shù)研究中心，主要研究方向?yàn)槌鞘协h(huán)境遙感。

（責(zé)任編輯：李鈞）

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于多源遙感信息的城市邊緣區(qū)空間測(cè)度與景觀感知”，項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)：41671430。