王美雅， 徐涵秋

(1.閩南師范大學(xué)歷史地理學(xué)院，漳州 363000； 2.福州大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，福州大學(xué)遙感信息工程研究所，福建省水土流失遙感監(jiān)測(cè)評(píng)估與災(zāi)害防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福州 350116)

0 引言

伴隨著城市快速擴(kuò)張，城市下墊面土地覆蓋急劇變化，改變了城市地表熱量平衡，進(jìn)而導(dǎo)致城市熱島加劇，還會(huì)影響到區(qū)域氣候過(guò)程[1-3]。超大城市具有“超大性”。其建筑物和道路等不透水面分布規(guī)模大且密集，加上大量人為活動(dòng)產(chǎn)生了大體量的水和熱等城市代謝，這種“超大性”對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了強(qiáng)大外力干擾，其產(chǎn)生的城市熱島問(wèn)題遠(yuǎn)大于其他中小城市和鄉(xiāng)村地區(qū)。研究對(duì)比超大城市熱環(huán)境時(shí)空演化差異，有助于提高國(guó)內(nèi)外超大城市規(guī)劃建設(shè)模式與地表輻射能量平衡互饋關(guān)系內(nèi)在機(jī)理的認(rèn)知能力，為控制城市發(fā)展規(guī)模及城市生態(tài)規(guī)劃與整治等提供科學(xué)參考。

遙感技術(shù)具有覆蓋面廣、長(zhǎng)時(shí)序、處理速度快等優(yōu)勢(shì)，利用遙感技術(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)城市熱島效應(yīng)，可以克服傳統(tǒng)地面觀測(cè)站點(diǎn)資料數(shù)據(jù)極其有限的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)海量“面”數(shù)據(jù)的獲取。此外，為了衡量城市熱環(huán)境長(zhǎng)時(shí)間變化，有必要在全球、區(qū)域和城市范圍內(nèi)提供準(zhǔn)確、一致的數(shù)據(jù)。多時(shí)相、多光譜、多平臺(tái)的遙感衛(wèi)星影像能夠更綜合、準(zhǔn)確地反映出下墊面的地物光譜信息和熱信息等狀況[4]。

快速城市化導(dǎo)致城市熱環(huán)境變化[5-6]。一方面，城市人口的大幅增加，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，能耗需求劇增，人為溫室氣體排放總量持續(xù)增加。另一方面，城市化過(guò)程中大量的建筑物、水泥路等不透水面取代了植被、水體等生態(tài)用地，導(dǎo)致地表蒸騰明顯減少，顯熱表面比例升高而潛熱表面比例降低，促使城市熱島效應(yīng)日益嚴(yán)峻[7]。而城市熱島又使得城市溫度一直居高不下，夏季的長(zhǎng)時(shí)間高溫導(dǎo)致降溫需求增大，空調(diào)的大量使用使得能耗增加，巨大的能耗又反過(guò)來(lái)加劇城市熱島效應(yīng)，形成了一個(gè)惡性循環(huán)。眾多學(xué)者圍繞城市熱環(huán)境變化進(jìn)行研究分析。Weng等[8]利用線性光譜混合模型提取植被和不透水面等專題影像，與地表溫度進(jìn)行綜合分析發(fā)現(xiàn)，城市地物的空間排列以及城市在擴(kuò)展時(shí)LULC的變化是導(dǎo)致地表溫度產(chǎn)生變化的主要原因； Zheng等[9]則在利用Moran’I指數(shù)對(duì)鳳凰城的地表溫度和LULC類型的相關(guān)性研究中發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于城市建筑物的空間格局，其外立面不同涂料的區(qū)別對(duì)地表溫度的影響更大，且夜間的正相關(guān)性更高； Chen等[10]運(yùn)用Landsat影像反演廣州城市地表溫度，進(jìn)一步計(jì)算城市熱變異區(qū)域，并采用多種景觀格局指數(shù)分析城市熱變異區(qū)的特征，結(jié)果表明城市地物組成對(duì)城市熱變異區(qū)的影響最大，地表景觀空間格局也會(huì)影響城市熱變異區(qū)； Kotharkar等[11]分析印度那格浦爾市局地氣候分區(qū)(local climate zones, LCZ)的熱島情況，結(jié)果表明冬季建筑用地氣候區(qū)內(nèi)的城市熱島強(qiáng)度介于1.76～4.09 ℃之間，城區(qū)中緊湊型低層LCZs區(qū)比城市內(nèi)部其他主要LCZs區(qū)的氣候暖和。

改革開(kāi)放以來(lái)，中國(guó)的城市化進(jìn)入了快速發(fā)展階段，城市化水平由 7.92%提高到56.10%[12]。其中，北京、上海、廣州的人口數(shù)排名均已躍居世界前25位[13]。于此同時(shí)，1978—2014年，中國(guó)城市建成區(qū)面積呈指數(shù)增長(zhǎng)，由1981年的7 438 km2增長(zhǎng)到2014年的 49 773 km2，增長(zhǎng)了近6.69倍[14]，近40 a，中國(guó)城市快速擴(kuò)張，這一城市變化研究條件是全球其他國(guó)家和地區(qū)的城市所不具備的，因此，選取國(guó)內(nèi)的3個(gè)超大城市(北京、上海和廣州)與3個(gè)國(guó)際典型超大城市(倫敦、紐約、東京)進(jìn)行對(duì)比，研究其城市“超大性”與城市熱環(huán)境的互動(dòng)作用機(jī)理，能為未來(lái)生態(tài)城市建設(shè)提供寶貴建議。

1 研究區(qū)概況

根據(jù)2014 年中國(guó)國(guó)務(wù)院發(fā)布的城市規(guī)模劃分標(biāo)準(zhǔn)，本文選取城區(qū)常住人口超過(guò)1 000萬(wàn)的中外6個(gè)典型超大城市(北京、上海、廣州、倫敦、紐約和東京)。北京、上海、廣州是中國(guó)城市規(guī)模排名前3的超大城市，倫敦、紐約和東京是城市規(guī)模居世界前列的3個(gè)超大城市，分別分布在歐洲、美洲和亞洲。6個(gè)超大城市的城市規(guī)模相當(dāng)，人口眾多，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值高，但城市發(fā)展軌跡和城市空間格局顯現(xiàn)不同的特征，具有對(duì)比性。由于中、美、英、日各國(guó)的行政區(qū)劃差異較大，本文以6個(gè)城市2015年的建成區(qū)外擴(kuò)5 km緩沖區(qū)的范圍作為研究區(qū)(圖1)，以此劃定具有對(duì)比性的城市邊界[15]。據(jù)此獲得的北京、上海、廣州、倫敦、紐約和東京的研究區(qū)面積分別為2 776.52 km2，3 276.69 km2，1 750.33 km2，2 503.20 km2，2 341.11 km2和5 992.02 km2。

(a) 北京(b) 上海(c) 廣州

(d) 倫敦(e) 紐約(f) 東京

圖1 研究區(qū)Landsat 遙感影像Fig.1 Landsat images of the study area

2 研究方法

2.1 地表溫度反演

遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)源的一致保證了研究數(shù)據(jù)的可靠性，因此本文全部選擇Landsat系列衛(wèi)星影像，如表1所示。由于所選遙感影像時(shí)相并不完全一致，為了后續(xù)行文表達(dá)的簡(jiǎn)練，本文將各城市的研究時(shí)相按時(shí)間正序分別依次命名為1990s，2000s和2015年。其他輔助數(shù)據(jù)有1990s，2000s和2015年6個(gè)超大城市建成區(qū)邊界矢量圖。采用Chander等[16]和Chavez[17]的模型和參數(shù)以及Landsat 網(wǎng)站提供的公式和參數(shù)分別對(duì)Landsat5，Landsat7和Landsat8影像進(jìn)行輻射校正，將影像的亮度值轉(zhuǎn)換為傳感器處反射率。

表1 研究選用的Landsat影像信息Tab.1 Landsat images information of the study area

Tsensor=K2/ln(K1/Lsensor+1)

(1)

LST=γ[ε-1(ψ1Lsensor+ψ2)+ψ3]+δ

(2)

式中：Tsensor為傳感器處亮溫值;K1和K2為熱紅外波段的定標(biāo)常數(shù);Lsensor為熱紅外波段的輻射值;γ和δ為基于Planck函數(shù)的2個(gè)參數(shù)；ε為地表比輻射率；ψ1，ψ2，ψ3為大氣水汽含量的函數(shù)。

2.2 城市熱島比例指數(shù)

城市熱島比例指數(shù)(urban heat island ratio index，URI)是一種量化城市熱島效應(yīng)的方法[21]，該指數(shù)考慮了受熱島影響的高等級(jí)溫區(qū)在城市建成區(qū)內(nèi)的占比，同時(shí)根據(jù)溫度等級(jí)對(duì)熱島效應(yīng)的貢獻(xiàn)程度自動(dòng)賦予權(quán)重，其強(qiáng)度值可以反映城市熱島在區(qū)域水平上的累積分布特征，已得到廣泛應(yīng)用[22-24]。由于影像的季相差異和傳感器差異，很難直接采用反演得到的絕對(duì)溫度值來(lái)進(jìn)行不同年份城市熱島效應(yīng)之間的對(duì)比。為了消除差異導(dǎo)致的誤差，將所研究6個(gè)城市3個(gè)時(shí)相反演求得的地表溫度值進(jìn)行歸一化處理，取值統(tǒng)一在[0, 1]之間。其計(jì)算公式為：

(3)

(4)

式中：LST′為正規(guī)化后地表溫度值；LSTmin和LSTmax分別為地表溫度的最小值和最大值；m為所劃分的溫度等級(jí)數(shù)；i為城區(qū)溫度高于郊區(qū)溫度的第i個(gè)溫度等級(jí)；n為城區(qū)高于郊區(qū)的溫度等級(jí)數(shù)；ωi為權(quán)重值，取第i級(jí)的級(jí)值；pi為第i級(jí)所占城市建成區(qū)面積的百分比。URI值介于0～1之間，URI等于1表示城市建成區(qū)內(nèi)全部由最高溫度等級(jí)的斑塊組成； URI等于0表示不存在熱島效應(yīng)。本研究將地表溫度分為7級(jí)，因此m=7，分別為低溫、較低溫、次中溫、中溫、次高溫、高溫、特高溫。6個(gè)城市各研究時(shí)相城市建成區(qū)邊界范圍內(nèi)主要由次高溫、高溫和特高溫這3個(gè)溫度等級(jí)組成，因此n為3。

2.3 土地覆蓋分類

采用隨機(jī)森林(random forests，RF)分類算法[25]提取植被、水體、不透水面和其他用地(裸土)等4種地表覆蓋類型。RF算法是一種基于決策樹(shù)的集成學(xué)習(xí)算法，逐漸被應(yīng)用于遙感數(shù)據(jù)信息提取研究中[26-27]。RF算法的2個(gè)參數(shù)： 生成決策樹(shù)數(shù)量和用于測(cè)試的特征數(shù)目參數(shù)分別設(shè)置為500和2。對(duì)3個(gè)研究時(shí)期6個(gè)超大城市的分類結(jié)果與同期Google Earth高分辨率影像進(jìn)行對(duì)比，采用隨機(jī)抽樣的方法在每幅分類影像中隨機(jī)選取300 個(gè)驗(yàn)證點(diǎn)，然后進(jìn)行人機(jī)交互精度驗(yàn)證[28](由于6個(gè)城市1990s的影像無(wú)同期的Google Earth 高分辨率影像，因此將分類結(jié)果與原影像進(jìn)行對(duì)比)。驗(yàn)證結(jié)果表明，各時(shí)相的提取總精度均高于85%，各地類的生產(chǎn)者精度和用戶精度基本都高于80%，Kappa系數(shù)也均高于0.85，這說(shuō)明分類結(jié)果比較理想，能很好地滿足研究需求。

3 研究結(jié)果

3.1 城市熱島強(qiáng)度時(shí)空變化對(duì)比分析

6個(gè)超大城市的城市熱島比例指數(shù)URI反演結(jié)果如圖2所示。結(jié)果表明(表2)，1990s—2015年間，6個(gè)城市的熱島效應(yīng)呈現(xiàn)出2種不同的變化趨勢(shì)： ①北京、上海和東京的URI總體呈上升趨勢(shì)，表明這3個(gè)城市的熱島現(xiàn)象有所加劇，其中北京的URI上升幅度最大，增加了0.037，說(shuō)明北京的熱島強(qiáng)度增加最為劇烈。從分時(shí)段趨勢(shì)來(lái)看，北京和上海的URI指標(biāo)呈先有所下降，后又增加的變化過(guò)程，1990s—2000s間，2個(gè)城市熱島效應(yīng)得到緩解，URI分別下降了0.041和0.069； 2000s—2015年間熱島效應(yīng)又顯著增強(qiáng)，URI均增加了0.078； 東京的URI指標(biāo)則經(jīng)歷了先升后降的趨勢(shì)，從1990s的0.599上升到2000s的0.664，后又下降到2015年的0.630，表明研究期間東京熱島效應(yīng)得到控制。②廣州、倫敦和紐約的URI總體呈下降趨勢(shì)，其中紐約的URI下降幅度最大，從1990s的0.641降低至2015年的0.555，降低幅度為0.086，城市熱島得到較大程度的緩解； 廣州從分時(shí)段變化來(lái)看，URI指標(biāo)則經(jīng)歷了先升后降的變化過(guò)程，1990s—2000s間，廣州熱島效應(yīng)顯著加劇，URI指標(biāo)從1990s的0.589增加到2000s的0.608，而后明顯下降到2015年的0.530，這表明廣州在研究后期熱島效應(yīng)得到有效控制，熱環(huán)境狀況有所好轉(zhuǎn)； 倫敦的URI指標(biāo)在各研究時(shí)段的變化幅度最小，從1990s的0.449下降到2000s的0.421，后又略微上升到2015年的0.433，其城市熱島得到有效控制。

(a) 1990s北京(b) 2000s北京(c) 2015年北京(d) 1990s上海(e) 2000s上海(f) 2015年上海

(g) 1990s廣州(h) 2000s廣州(i) 2015年廣州(j) 1990s倫敦(k) 2000s倫敦(l) 2015年倫敦

(m) 1990s紐約(n) 2000s紐約(o) 2015年紐約(p) 1990s東京(q) 2000s東京(r) 2015年?yáng)|京

圖2 6個(gè)超大城市建成區(qū)地表溫度等級(jí)分布

Fig.2 LST grade map in built-up area of the six megacities

(續(xù)表)

3.2 地表溫度分級(jí)演化時(shí)空特征

為了凸顯研究期間6個(gè)超大城市地表溫度等級(jí)的變化和遷移特征，定位并分析溫度等級(jí)大幅躍遷的典型區(qū)域，本文將多時(shí)相地表溫度等級(jí)分布做疊加分析并計(jì)算差值獲得了研究期間地表溫度等級(jí)變化(圖3和表3)。

(a) 北京(b) 上海(c) 廣州(d) 倫敦(e) 紐約(f) 東京

圖3 研究區(qū)地表溫度等級(jí)變化分布示意圖

Fig.3 LST grade change map in the study area from 1990s to 2015

結(jié)果表明：

1)新城區(qū)熱島效應(yīng)增強(qiáng)顯著。國(guó)內(nèi)的3個(gè)超大城市的地表溫度等級(jí)變化圖中(圖3)，代表溫度等級(jí)升高的黃、橙、紅色斑塊占比都遠(yuǎn)高于代表溫度等級(jí)降低的藍(lán)色斑塊，說(shuō)明在研究期內(nèi)這3個(gè)城市均總體處于升溫態(tài)勢(shì)。其中，上海有72.07%的區(qū)域地表溫度等級(jí)有不同程度的升高，升溫比例為3城最大，降溫比例為3城最小(表3)，其城市熱環(huán)境的惡化程度最嚴(yán)重。北京和廣州研究區(qū)內(nèi)的變化情況與上海類似，大部分區(qū)域溫度等級(jí)升高，分別占研究區(qū)的52.72%和54.29%，只有約14.27%和19.02%的面積溫度降低，城市熱環(huán)境形勢(shì)也不容樂(lè)觀。整個(gè)研究期間，廣州城市總體呈升溫態(tài)勢(shì)而URI值下降，說(shuō)明廣州建成區(qū)地表溫度總體下降，即廣州城市熱島效應(yīng)有所減緩，但其周邊郊區(qū)升溫顯著，如白云新城，導(dǎo)致廣州城市總體仍呈現(xiàn)升溫態(tài)勢(shì)。北京和上海周邊新建成區(qū)的地表溫度等級(jí)也都有較為明顯的升高，如虹橋商務(wù)片區(qū)、亦莊新城等，溫度等級(jí)大都上升了2級(jí)以上。這些區(qū)域(表4(a)—(c))在1990s均由水體、植被和極少量建筑用地所覆蓋，地表溫度等級(jí)以低溫和較低溫為主。但在2015年，變成“北京亦莊經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)”，“上海南翔產(chǎn)業(yè)園區(qū)”和“廣州蘿崗新城”，曾經(jīng)的濕地、植被被大量不透水面所覆蓋，工業(yè)業(yè)態(tài)和人口集聚導(dǎo)致了人為熱源增加，地表溫度等級(jí)大幅上升，城市熱島效應(yīng)急劇惡化。東京溫度升高區(qū)域比例(35.35%)則高于其溫度降低區(qū)域比例(14.12%)(表3)，說(shuō)明在研究期內(nèi)東京城市總體也處于升溫態(tài)勢(shì)。東京的升溫區(qū)主要分布在西南部八王子、青梅、町田等新城區(qū)域，東部的千葉地區(qū)和北部的川越、浦和—大宮和南部的濱海副中心(表4(d)—(e))，這些區(qū)域以內(nèi)部填充為主，濱海副中心升溫區(qū)域主要對(duì)應(yīng)填海建設(shè)用地區(qū)域。

表4 北京、上海、廣州和東京地表溫度等級(jí)躍遷典型區(qū)Tab.4 LST level transition table in typical areas of Beijing, Shanghai, Guangzhou and Tokyo from 1990s to 2015

2)老城區(qū)城市熱島效應(yīng)緩解： 在城市高溫區(qū)域大幅擴(kuò)張的背景下(圖3)，北京、上海和廣州中心老城區(qū)卻不約而同地出現(xiàn)了溫度等級(jí)下降的趨勢(shì)。由表4(f)—(h)可以看出，北京的東城區(qū)和西城區(qū)、上海靜安區(qū)和普陀區(qū)、廣州越秀區(qū)和海珠區(qū)等均不同程度地出現(xiàn)了代表溫度等級(jí)下降的藍(lán)色斑塊，在周圍紅黃色調(diào)斑塊包圍下尤為明顯。這3個(gè)區(qū)域在1990s都是所在城市人口數(shù)量大、建筑物密度高、植被覆蓋少的居住區(qū)或商業(yè)區(qū)，也是所在城市熱島效應(yīng)最為嚴(yán)重的區(qū)域之一。得益于城市舊城改造和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等措施，到2015年，這些區(qū)域均大量增加了代表植被的紅色斑塊，且區(qū)域內(nèi)通風(fēng)廊道明顯增多，建筑物密度降低，使得地表溫度向低等級(jí)躍遷，城市熱島效應(yīng)緩解明顯，熱環(huán)境得到顯著改善。

總體而言，在整個(gè)研究時(shí)期，國(guó)外3個(gè)超大城市的地表溫度變化幅度小于國(guó)內(nèi)3個(gè)超大城市。倫敦和紐約地表溫度等級(jí)變化幅度超過(guò)2級(jí)的僅占不到8%，說(shuō)明在整個(gè)研究時(shí)期，這2個(gè)城市的城市地表溫度變化幅度較小。北京、上海、廣州和東京等城市總體均處于升溫態(tài)勢(shì)，新城區(qū)熱島效應(yīng)增強(qiáng)顯著； 而在老城區(qū)通過(guò)舊城改造，城市熱島效應(yīng)得到緩解，熱環(huán)境得到顯著改善。

3.3 地表景觀格局演化對(duì)城市熱環(huán)境影響

6個(gè)超大城市不同的擴(kuò)張模式和地表格局演化導(dǎo)致了其城市熱環(huán)境變化的差異。1990s—2015年，中國(guó)屬于城市化快速發(fā)展階段，北京、上海和廣州等城市快速擴(kuò)張，建成區(qū)面積漲幅超過(guò)500 km2，變化速率為23.2～61.1 km2/a不等(表5)。城市大面積開(kāi)發(fā)和建設(shè)造成原本以農(nóng)田、植被為主的原生自然下墊面類型被劇烈轉(zhuǎn)變，不透水面面積增加370 km2以上，變化速率高于15.8 km2/a； 對(duì)應(yīng)的植被用地大量縮減，植被面積減少330 km2以上，減少速率超過(guò)14.0 km2/a(表5)。此外，其規(guī)劃所提出的“多中心多組團(tuán)”布局模式未得到很好的實(shí)施，組團(tuán)間無(wú)法形成良好的綠化分隔帶，使得城市不透水面向外蔓延擴(kuò)展的趨勢(shì)未得到有效遏制，加上城市中心區(qū)功能不斷聚集，新城區(qū)建設(shè)區(qū)域由非熱島區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌某鞘袩釐u中心，造成地表溫度等級(jí)大幅上升，地表溫度升高區(qū)域的比例高達(dá)54.29%～72.07%。

表5 6個(gè)超大城市建成區(qū)和土地覆蓋面積及比例變化Tab.5 Urban built-up area and land cover change of the six megacities from 1990s to 2015

而國(guó)外3個(gè)超大城市(倫敦、紐約和東京)在相同研究期間中，東京建成區(qū)面積在前期也大幅增加了798.68 km2(表5)。城市土地覆蓋變化劇烈，不透水面面積增加815.20 km2，對(duì)應(yīng)的植被用地大量縮減765.30 km2。其城市規(guī)劃目標(biāo)為從“單核中心結(jié)構(gòu)”向“多核中心結(jié)構(gòu)”轉(zhuǎn)變，但城市居住用地以獨(dú)棟低層為主，不透水面分布密集且連通性高，1990s—2000s間，城市西南部和南部有所擴(kuò)張，使得城市地表溫度升溫區(qū)比例也達(dá)到了35.35%。倫敦和紐約在研究期內(nèi)已進(jìn)入城市化后期，城市空間無(wú)明顯擴(kuò)張，建成區(qū)面積趨于穩(wěn)定，增幅均不超過(guò)11 km2，變化速率僅為0.4 km2/a(表5)，土地覆蓋則整體變化緩慢。在規(guī)劃上，倫敦建立多城市中心組團(tuán)模式，城市形成有機(jī)的城鄉(xiāng)間隔格局，并通過(guò)大片綠地來(lái)分割組團(tuán)，避免密集連片發(fā)展，城市綠地生態(tài)效益較好； 紐約通過(guò)城市功能區(qū)的有序劃分形成了不透水面沿城鄉(xiāng)梯度上的“高-中-低”格局，加上研究期間這2個(gè)城市無(wú)明顯擴(kuò)張，使得其地表溫度等級(jí)變化較小，地表溫度升高區(qū)域的比例(14.40%～22.59%)小于其他超大城市。

4 結(jié)論

本文以中外6個(gè)典型超大城市(北京、上海、廣州、倫敦、紐約和東京)為研究對(duì)象，采用單通道算法反演這6個(gè)超大城市的地表溫度，計(jì)算城市熱島比例指數(shù)URI，定量對(duì)比6個(gè)超大城市的熱島效應(yīng)變化和差異。在此基礎(chǔ)上，分析國(guó)內(nèi)外超大城市土地覆蓋變化、城市擴(kuò)張和規(guī)劃政策等差異對(duì)城市熱環(huán)境演化的不同影響。

1)在研究期間，6個(gè)城市的熱島效應(yīng)呈現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)。北京、上海和東京的URI總體呈上升趨勢(shì)，表明這3個(gè)城市的熱島現(xiàn)象加劇。廣州、倫敦和紐約的URI總體呈下降趨勢(shì)，表明這3個(gè)城市的城市熱島有所緩解。到2015年，東京研究區(qū)的URI指數(shù)最高(0.630)，其城市熱島效應(yīng)最為嚴(yán)重，其次是北京、上海、紐約和廣州，分別為0.617，0.594，0.555和0.530，倫敦的URI指數(shù)最小為0.433。

2)整個(gè)研究期間，倫敦和紐約的地表溫度變化幅度較小。北京、上海、廣州和東京等城市總體均處于升溫態(tài)勢(shì)，新城區(qū)熱島效應(yīng)增強(qiáng)顯著； 而在老城區(qū)通過(guò)舊城改造，熱環(huán)境得到顯著改善。

3)6個(gè)超大城市不同的城市布局和擴(kuò)張模式導(dǎo)致其城市熱環(huán)境變化的差異。在研究期間，北京、上海、廣州和東京均有較大幅度擴(kuò)張，占用生態(tài)用地，加上所提出的“多中心多組團(tuán)”布局模式未得到很好實(shí)施，組團(tuán)間無(wú)法形成良好的綠化分隔帶，造成地表溫度等級(jí)大幅上升。而同期倫敦建立多城市中心組團(tuán)模式； 紐約通過(guò)城市功能區(qū)的有序劃分形成了不透水面沿城鄉(xiāng)梯度上的“高-中-低”格局，加上研究期間這2個(gè)城市無(wú)明顯擴(kuò)張，使得其地表溫度等級(jí)變化較小。

在城市建設(shè)中，需注重生態(tài)理念的實(shí)際貫徹和實(shí)施，通過(guò)對(duì)舊城區(qū)進(jìn)行重建與提升，挖掘用地潛力； 優(yōu)化城市地表空間格局，打破大面積建設(shè)用地斑塊的聚集，提高生態(tài)用地效益，可以改善城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。