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城市建设区的扩张引发了环境污染、热岛效应等问题,对生态环境和城市整体宜居性造成了不利影响。严寒地区不仅面临着城市热岛问题,还面临着冬季防寒的问题,使得严寒地区城市热环境更为复杂。本文以哈尔滨为例,旨在探讨严寒地区地表温度与城市不透水面的时空格局关系,期望从形态学的角度,为城市规划设计提供指导,以改善城市热环境。本文利用Landsat遥感数据反演了2007、2011、2017年的地表温度,并基于光谱指数采用决策树的方法进行了土地分类。从空间环路和年季变化两个角度对城市土地覆被与地表温度的分布规律进行了分析,并采用网格法提取不透水面的面积、形状复杂度、斑块破碎度和空间聚散度,从形态要素角度分析了不透水面与地表温度的关系。结果表明,不透水面与地表温度之间具有强烈的时空相关性。沿城乡梯度方向发现,冬夏季平均地表温度与不透水面覆盖度之间存在显著正相关关系,城市地表温度变化对不透水面增加更敏感。在高密度不透水面区域,绿地的降温作用会发生延迟;而在城市低密度区(三、四环路),由于透水面覆盖度增大,发挥其规模效应才能达到降温作用。总体上说,夏季不透水面各形态要素与地表温度的拟合度均好于冬季。夏季面积大小与地表温度呈线性正相关,空间聚集度与地表温度呈指数正相关,斑块破碎度呈线性负相关,形状复杂度对地表温度几乎无影响。冬季受集中供热的人为作用的干扰和寒冷气候背景的影响,仅空间聚集度与地表温度呈线性弱正相关。根据不透水面覆盖度将哈尔滨市四环区域划分为四个等级进一步进行分析。研究发现,高覆盖度的不透水面区域对地表温度的影响更大。不透水面覆盖度每增加10%,地表温度上升1.2℃;形状复杂度每增加0.1个单位,地表温度下降1.9℃;空间聚集度每提高一个单位,地表温度上升0.55℃。因此在城市景观和规划中建议采用分散、小尺度、边缘轮廓复杂的城市不透水面形式,以便可以拥有更健康,更舒适的城市居住环境。此外,由于冬季太阳高度角小,城市高密度建设区获取的地表热量少,其形态要素与地表温度的相关性与夏季相反。