南充市主城区绿地系统与热岛效应研究

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南充市处在“争创四川省副中心,打造成渝双城经济圈次极核”的关键时期,城市化进程加快,城区热岛效应逐渐凸显。目前大部分研究仅限于定量分析绿地降温效能,而缺乏在城市降温供需关系上绿地优化布局的探索。研究绿地系统与热岛效应的关系,有助于深刻认识城市绿地的本质内涵,对城市总体规划中合理布局城市绿地、保持城市绿地与其它用地的有机耦合具有十分重要的意义。本文以南充市第二绕城高速规划范围内的主城区为研究区,基于遥感和GIS技术,分析研究区热岛效应与土地覆被时空变化;提取研究区内建城区绿地系统,分析不同绿地系统斑块属性与降温幅度之间的定量关系;利用随机森林算法确定各绿地斑块属性对其降温幅度的权重,构建降温能力体系;结合P-中值模型、城市降温需求、公园绿地降温布局构建城市公园绿地布局优化模型,确定公园绿地待优化强度等级,提出相应优化策略。主要研究结论如下:(1)采用Landsat遥感数据对2004-2019年研究区地表温度反演和土地利用分类和时空变化分析。发现热岛强度逐年扩大,高温区域从集中在研究区中部逐渐向南部、东部、北部扩大;人造表面面积逐年增加,耕地、林地裸地和其他用地面积均有所减少,水体面积变化不大;在570*570m的窗口尺度下,耕地、林地、水体面积比例每增加10%,则对应窗口区域内平均地表温度下降0.63-1.37℃、1.43-2.49℃、6.08-7.73℃,人造表面、裸地以及其他用地每增加10%,则地表温度上升5.08-7.50℃、1.78-2.95℃、1.03-2.18℃;热岛区域、冷岛区域分别与人造表面、林地和水体布局有较强的一致性,反映出城区人造表面的增加是导致城市热岛效应的原因之一,以及林地与水体具有良好的降温效果。(2)采用2019年南充市建城区高分辨率遥感影像进行绿地系统信息提取,利用缓冲区分析、相关性分析确定面积、周长、形状指数绿地斑块属性与其降温幅度的定量关系。发现不同的绿地系统的降温效果不一样,公园绿地和防护绿地降温效果优于广场用地和附属绿地且随距离的增加降温率不断降低,降温最优范围为100m内,有效降温范围平均不超过300m;各绿地系统的斑块属性与绿地降温幅度呈对数函数模型正相关。(3)基于各绿地系统斑块属性与降温幅度建立随机森林回归模型,计算各绿地斑块属性对其降温幅度的权重,依据权重值计算整个建城区绿地系统降温能力系数。得到影响绿地系统降温能力大小的斑块属性重要性由大到小依次是面积、周长、形状指数。(4)结合建城区人口密度与热环境分布,提取出降温需求点26个。基于建城区降温需求和现有城市公园绿地降温能力布局,利用P-中值模型构建城市公园绿地布局优化模型,得到需优化强度高的公园绿地有5个,强度中的有9个,而强度低的有2个,且主要集中在顺庆区中部以及嘉陵区南部。对待优化强度高的公园绿地进行提质增效的同时,适当在其周围增加降温供应点,待优化强度中、低的公园绿地则适当进行质量提升扩大绿化范围。
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