廣佛同城化核心區(qū)熱環(huán)境效應(yīng)與動(dòng)態(tài)變化

鐘培鳴

(廣州大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，廣東廣州 510006)

廣佛同城化核心區(qū)熱環(huán)境效應(yīng)與動(dòng)態(tài)變化

鐘培鳴

(廣州大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，廣東廣州 510006)

摘要[目的]探討政府同城化政策引導(dǎo)下，廣佛同城化核心區(qū)域熱環(huán)境變化的特征。[方法]以廣州和佛山兩市的同城化為背景，基于2000、2005、2009和2014年的Landsat TM/ETM+/OLI影像數(shù)據(jù)，運(yùn)用輻射傳導(dǎo)方程法反演了廣佛同城化核心區(qū)的地表溫度來表征城市熱環(huán)境，并通過熱場強(qiáng)度指數(shù)對(duì)地表溫度進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理來觀察其動(dòng)態(tài)變化特征。[結(jié)果]廣佛同城化核心區(qū)自21世紀(jì)以來熱島范圍明顯縮減，熱島中心從廣州向佛山轉(zhuǎn)移，低溫和常溫范圍逐漸擴(kuò)大；廣州和佛山地溫差異明顯，近15 a來佛山的次高溫區(qū)面積占優(yōu)、廣州的“低溫谷”擴(kuò)大顯示出廣佛處于城市發(fā)展的不同階段。[結(jié)論]研究結(jié)果為廣佛同城化核心區(qū)域一體化發(fā)展的策略制定提供了參考。

關(guān)鍵詞熱環(huán)境效應(yīng)；時(shí)空分異；地表溫度反演；熱強(qiáng)度指數(shù)；廣佛同城化核心區(qū)

經(jīng)濟(jì)全球化和區(qū)域一體化已是當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)的重要特征之一，也是未來世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要趨勢[1]。在這種全球化經(jīng)濟(jì)背景下，國家間和國家內(nèi)的區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化相互交織在一起，“同城化”現(xiàn)象則應(yīng)運(yùn)而生[2]。所謂“同城化”是指地域相鄰的城市之間通過淡化政治邊界、整合資源以及構(gòu)建功能互補(bǔ)協(xié)調(diào)的共享系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)區(qū)域發(fā)展的整體高級(jí)化[3]。城市化是人類活動(dòng)對(duì)自然系統(tǒng)影響最強(qiáng)烈的過程[4]，世界范圍內(nèi)的城市過程已使城市熱島效應(yīng)成為城市生態(tài)環(huán)境的一個(gè)重要問題。在我國城市化加快發(fā)展的現(xiàn)階段，城市熱島更是嚴(yán)重影響到我國城市的氣候和生態(tài)系統(tǒng)。已有學(xué)者進(jìn)行了大量熱環(huán)境的研究[5-8]，但關(guān)于同城化區(qū)域熱環(huán)境的研究較少[4]，已有的研究內(nèi)容較為零散，難以反映同城化進(jìn)程中相鄰城市之間熱環(huán)境的特征與趨勢，難以揭示同城化背景下人類活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境影響的機(jī)理。

廣州、佛山兩市是珠江三角洲地區(qū)的核心城市，是國內(nèi)一體化步伐最快的地區(qū)之一，也是推進(jìn)《珠江三角洲地區(qū)改革發(fā)展規(guī)劃綱要》的重要“抓手”，2009年編制完成的國內(nèi)首個(gè)同城化發(fā)展規(guī)劃——《廣佛同城化發(fā)展規(guī)劃(2009-2020年)》已在規(guī)劃實(shí)施過程中產(chǎn)生了一些較成功的個(gè)案。規(guī)劃中強(qiáng)調(diào)，保護(hù)耕地和基本農(nóng)田，加強(qiáng)城區(qū)綠地建設(shè)，構(gòu)建“兩核、三區(qū)、六廊、多塊”的生態(tài)安全格局[9]。筆者基于遙感數(shù)據(jù)，以廣州和佛山同城化核心區(qū)域?yàn)榘咐?，比較分析了廣州、佛山兩市熱環(huán)境效應(yīng)時(shí)空動(dòng)態(tài)，旨在為區(qū)域一體化發(fā)展的策略制定提供參考。

1研究數(shù)據(jù)與方法

1.1研究區(qū)概況廣州市是我國三大城市之一，是廣東省的省會(huì)及政治、經(jīng)濟(jì)與文化中心，是海上絲綢之路的起點(diǎn)之一，是我國的“南大門”。廣州屬于丘陵地帶，地勢東北高、西南低，地處112°57′～114°03′ E、22°26′～23°56′ N，總面積達(dá)7 434 km2，2014年常住人口達(dá)1 308萬。廣州地處亞熱帶沿海，屬海洋性亞熱帶季風(fēng)氣候，全年平均氣溫21.9 ℃，年降雨量為1 736 mm，全年水熱同期。據(jù)2014年最新行政區(qū)劃調(diào)整方案，市轄越秀、荔灣、天河、海珠、白云、花都、黃埔、番禺、南沙、從化和增城共11個(gè)行政區(qū)。2015年廣州市生產(chǎn)總值達(dá)18 100.41億元，地區(qū)生產(chǎn)總值居我國大陸城市第3位[10]，其中三次產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)比例為1.26∶31.97∶66.77。

佛山位于廣州市西南方向，地處112°28′～113°24′ E、22°38′～23°27′ N，總面積達(dá)3 875 km2，2014年常住人口735萬，下轄順德、三水、高明、禪城和南海共5個(gè)區(qū)。佛山氣候溫和，雨量充沛，屬于亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，年平均氣溫23.2 ℃。2015年佛山市生產(chǎn)總值達(dá)80 110.00億元，其中三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比例為1.9∶61.6∶36.5?；凇稄V佛同城化發(fā)展規(guī)劃(2009-2020年)》，裁剪形成的廣佛同城化核心區(qū)域(研究區(qū))如圖1所示(其中紅色區(qū)域?yàn)閺V佛同城化核心區(qū))。

1.2研究數(shù)據(jù)與處理平臺(tái)研究數(shù)據(jù)主要是覆蓋廣州和佛山市域的Landsat7_TM/ETM+遙感影像數(shù)據(jù)(2000年11月1日)、Landsat5_TM遙感影像數(shù)據(jù)(2005年11月23日、2009年11月2日)和landsat8_OLI遙感影像數(shù)據(jù)(2014年10月15日)，衛(wèi)星軌道行列號(hào)為122/044。圖像處理軟件與制圖主要是ENVI5.1和ArcMap10.0。

圖1　廣佛總體發(fā)展空間示意及同城化核心區(qū)域Fig.1　Diagrams of the overall development space and the Guangzhou and Foshan Core Cohesion Area

1.3方法

1.3.1影像數(shù)據(jù)預(yù)處理。在利用遙感影像反演地表溫度之前，首先需要對(duì)影像進(jìn)行預(yù)處理，包括大氣校正、幾何校正和裁剪。①大氣校正。為了消除大氣對(duì)遙感影像造成的影響，利用輻射傳導(dǎo)模型對(duì)可見光數(shù)據(jù)進(jìn)行了大氣校正。②幾何校正。由于衛(wèi)星在空間飛行的姿態(tài)、高度、速度以及地球自轉(zhuǎn)等因素的影響，使傳感器接收到的遙感圖像總會(huì)相對(duì)地面發(fā)生幾何畸變，所以在使用影像之前，首先需要糾正這種幾何畸變。其中，2009年TM影像是項(xiàng)目組前期研究數(shù)據(jù)，以此為基準(zhǔn)影像，對(duì)另外3個(gè)時(shí)相的遙感影像進(jìn)行幾何校正，殘差控制在0.5個(gè)像元以內(nèi)。③裁剪?；谘芯繀^(qū)范圍圖層，剪裁生成研究區(qū)影像數(shù)據(jù)。

1.3.2地表溫度(LST)反演。利用遙感影像的熱紅外波段對(duì)地表溫度進(jìn)行反演，主要有反演算法、輻射傳導(dǎo)方程法、單通道算法和單窗算法等方法[11]。參考丁鳳等[12]對(duì)不同地表溫度反演算法的比較結(jié)論，在能夠獲取影像當(dāng)時(shí)的大氣數(shù)據(jù)的情況下，該研究采用輻射傳導(dǎo)方程法進(jìn)行地表溫度反演。輻射傳導(dǎo)方程法[13](大氣校正算法)是通過大氣輻射傳輸模型(如LOWTRAN系列、MODTRAN系列、6S或ATCOR)輔之以實(shí)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)大氣廓線數(shù)據(jù)或大氣探空數(shù)據(jù)，對(duì)地表輻射受到大氣的影響進(jìn)行估測，并且將這種影響從傳感器接收到的熱輻射總量中提出，進(jìn)一步計(jì)算出地表輻射強(qiáng)度并轉(zhuǎn)化為地表溫度。

1.3.2.1地表比輻射率值計(jì)算。物體的比輻射率(X)表征了物體的熱輻射與黑體輻射的接近程度，地表比輻射率的值受地表物體組成、粗糙程度以及其他物理性質(zhì)的影響。根據(jù)Landsat數(shù)據(jù)中的紅光波段(R，Landsat TM/ETM+中為第3波段，Landsat OLI中為第4波段)和近紅外(NIR，Landsat TM/ETM+中為第4波段，Landsat OLI中為第5波段)光譜信息先計(jì)算出歸一化差異植被指數(shù)(NDVI)、植被覆蓋度，再參考覃志豪等[13]研究的比輻射率估算方法，將研究區(qū)地表比輻射率分為水體Xwater、自然表面Xsurface和城鎮(zhèn)Xbuilding3種類型分別計(jì)算，NDVI和植被覆蓋度的計(jì)算公式如下：

NDVI=(NIR-R)/(NIR+R)

(1)

Pv=[(NDVI-NDVIS)/(NDVIV-NDVIS)]2

(2)

式中，NDVIS代表無植被區(qū)域NDVI值；NDVIv代表植被覆蓋區(qū)域的NDVI值。參考覃志豪等[13]的研究，取NDVIS=0.05，NDVIv=0.70，且當(dāng)NDVI>0.70時(shí)，Pv=1；NDVI<0.05時(shí)，Pv=0。進(jìn)一步對(duì)3種地物類型的比輻射率進(jìn)行計(jì)算：

Xbuilding=0.958 9+0.086Pv-0.067 1Pv2

(3)

Xsurface=0.962 5+0.061 4Pv-0.046 1Pv2

(4)

Xwater=0.995

(5)

1.3.2.2黑體在熱紅外波段的輻射亮度。溫度為T的黑體在熱紅外波段的輻射亮度LT的計(jì)算式為：

LT=[Lλ-L↑-τ·(1-X)L↓]/τX

(6)

式中，X為地表比輻射率；Lλ為熱紅外波段的輻射定標(biāo)值；L↑、L↓和τ見表1，具體參數(shù)的獲取方法是在NASA官網(wǎng)(http：//atmcorr.gsfc.nasa.gov/)分別輸入了4景影像的成影時(shí)間、中心緯度、平均高程、當(dāng)日平均大氣壓、當(dāng)日平均氣溫和當(dāng)日平均濕度。

表1　2000、2005、2009和2014年NASA官網(wǎng)獲取的參數(shù)

1.3.2.3地表溫度計(jì)算。最終的地表溫度T的計(jì)算通過普朗克公式的反函數(shù)實(shí)現(xiàn)，計(jì)算公式為：

T=K2/ln(K1/LT)+1

(7)

式中，K1和K2為傳感器的取值，兩系數(shù)在不同傳感器的取值不同，按TM、ETM+和OLI Band 10的順序，K1取值依次為607.76、666.09和774.89 m2·sr·μm，K2的取值依次為1 260.56、1 282.71和1 321.08 K。

1.3.3熱場強(qiáng)度指數(shù)計(jì)算。由于影像時(shí)間差異及地表環(huán)境的復(fù)雜性，不同時(shí)相地表溫度之間的絕對(duì)數(shù)值的比較意義不大。鑒于城市的熱環(huán)境研究重點(diǎn)是城市下墊面溫度強(qiáng)弱的相對(duì)空間格局特征，該研究采用熱場強(qiáng)度指數(shù)(HFII)[14]，其計(jì)算式為：

Hi=(Ti-Tmin)/(Tmax-Tmin)

(8)

式中，Hi為像元i的熱場強(qiáng)度指數(shù);Ti為像元i的地表溫度；Tmin為研究區(qū)域的有效最低地表溫度；Tmax為研究區(qū)域的有效最高地表溫度。

由于Tmin和Tmax的取值會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生較大影響，為了去除與正常地表溫度偏差較大的值對(duì)熱場強(qiáng)度指數(shù)計(jì)算結(jié)果的影響，該研究將Hi研究區(qū)內(nèi)有效地表溫度的值域設(shè)置為地表溫度的0.01%～99.99%。Hi的計(jì)算結(jié)果在上述情況下會(huì)超出0～1的范圍(如2014年熱場強(qiáng)度值為-1.329～1.327)，將熱場強(qiáng)度值小于0的區(qū)域合并至0值區(qū)域，大于1的區(qū)域合并至1的區(qū)域，使指數(shù)值處于0～1，其值越接近于1，說明該像元越有可能處于熱島區(qū)域；相反，越接近于0，則越可能處于冷島區(qū)域。

進(jìn)行上述歸一化處理得到的Hi值圖像是一個(gè)連續(xù)分布的圖像，為了更直觀、清晰地研究城市熱環(huán)境信息，往往對(duì)連續(xù)的地溫信息進(jìn)行等級(jí)化。通常采用等距離或中誤差的劃分方法[15]。經(jīng)過反復(fù)對(duì)比探查分析并結(jié)合研究目的，該研究采用等距離的等級(jí)劃分方法，將熱場強(qiáng)度指數(shù)劃分為5個(gè)等級(jí)：5級(jí)(高溫區(qū))，強(qiáng)度指數(shù)>0.8；4級(jí)(次高溫區(qū))，強(qiáng)度指數(shù)為0.6～0.8；3級(jí)(常溫區(qū))，強(qiáng)度指數(shù)為0.4～0.6；2級(jí)(次低溫區(qū))，強(qiáng)度指數(shù)為0.2～0.4；1級(jí)(低溫區(qū))，強(qiáng)度指數(shù)<0.2。其中，將次高溫區(qū)和高溫區(qū)統(tǒng)稱為熱島區(qū)域，次低溫區(qū)和低溫區(qū)統(tǒng)稱為冷島區(qū)域。

2結(jié)果與分析

2.1廣佛同城化核心區(qū)熱環(huán)境分析由圖2可見，整體上看，2014年的平均地表溫度最高，2009年與2005年相似，2000年的平均地表溫度最低。研究區(qū)內(nèi)相對(duì)低溫區(qū)域在前3個(gè)時(shí)期都集中在東北、東南、西北以及中部河流區(qū)域。相對(duì)之下，2000年相對(duì)低溫區(qū)域分布更廣，2014年佛山的低溫區(qū)域范圍明顯縮減。

圖2　同城化核心區(qū)地表溫度Fig.2　The surface temperature of urban core cohesion area

2.2基于熱場強(qiáng)度指數(shù)的廣佛核心區(qū)熱環(huán)境效應(yīng)分析與動(dòng)態(tài)由圖3可知，21世紀(jì)開始，廣州市內(nèi)的地溫高于常溫的次高溫和高溫區(qū)域以荔灣、越秀、海珠區(qū)的交界為中心，向著東、西、南、北4個(gè)方位以“十”字的形態(tài)向外延伸，而低溫區(qū)相對(duì)較少，主要集中在白云山、東北部山區(qū)和海珠區(qū)東部一帶，但僅僅是形成條帶狀冷島效應(yīng)區(qū)域。這與廣州市當(dāng)時(shí)的工業(yè)區(qū)多布局于白云、天河和海珠區(qū)[16]等相關(guān)。佛山區(qū)的高溫區(qū)則主要位于禪城區(qū)以及南海區(qū)的中心部位，其中南海區(qū)的高溫區(qū)相對(duì)較分散，這是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的佛山、順德、南海、禪城、高明5區(qū)還未合并為大佛山，區(qū)域間的合作相對(duì)較少，工業(yè)布局相對(duì)分散。

至2005年，區(qū)域內(nèi)高于常溫的區(qū)域明顯擴(kuò)大，以區(qū)域中心點(diǎn)向外延伸，主要體現(xiàn)在白云山以東以西、天河區(qū)東部以及海珠區(qū)南偏東部等區(qū)域。至此，大佛山市的5區(qū)已經(jīng)合并2 a，禪城區(qū)和南海區(qū)的區(qū)間合作日益緊密，高于常溫的區(qū)域明顯連片擴(kuò)大。總的來看，佛山和廣州區(qū)域的熱島現(xiàn)象都相對(duì)加劇，熱環(huán)境顯示的市域界限模糊。在廣州市政府環(huán)境恢復(fù)工程(青山綠地工程)對(duì)市內(nèi)綠地進(jìn)行大力恢復(fù)的背景下[17]，廣州核心區(qū)低溫區(qū)斑塊迅速擴(kuò)大；佛山南海也出現(xiàn)了新的低溫區(qū)大斑塊，區(qū)域內(nèi)氣溫環(huán)境整體呈現(xiàn)兩極化趨勢。

圖3顯示，在廣佛同城化正式實(shí)施的2009年，研究區(qū)內(nèi)常溫區(qū)面積有顯著增加。同時(shí)佛山區(qū)域熱場強(qiáng)度圖顏色變淡，熱島區(qū)域明顯減弱。廣州區(qū)域內(nèi)的熱島現(xiàn)象也有所緩解，但海珠區(qū)南部、荔灣區(qū)南部以及天河區(qū)的西北部熱島現(xiàn)象仍然明顯。

在廣佛同城經(jīng)歷了第1個(gè)5 a后，研究區(qū)域的熱島中心在2014年有整體向廣佛交界處轉(zhuǎn)移的趨勢，大部分偏向于南海區(qū)的現(xiàn)象，且南海區(qū)整體熱島現(xiàn)象加劇現(xiàn)象十分嚴(yán)重，研究前3個(gè)時(shí)期，南海區(qū)一直處于低溫區(qū)域的西部地區(qū)首次演變成高溫區(qū)域。相比之下，廣州區(qū)域熱島現(xiàn)象整體呈明顯下降的特點(diǎn)，僅存的小塊熱島區(qū)域位于白云、海珠和天河?xùn)|部地區(qū)，白云山周邊冷島區(qū)域進(jìn)一步擴(kuò)散，對(duì)周邊的降溫現(xiàn)象明顯。進(jìn)一步的熱島強(qiáng)度等級(jí)信息統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。

表2廣佛同城核心區(qū)不同熱島強(qiáng)度指數(shù)等級(jí)區(qū)逐年面積占比

Table 2Annual area percentage of thermal field intensity index grade in Guangzhou and Foshan Core Cohesion Area%

熱環(huán)境強(qiáng)度等級(jí)Thermalfieldintensitygrade年份Year2000200520092014低溫區(qū)Lowtemperaturearea1.824.613.735.88次地溫區(qū)Sub-lowtemperaturear-ea29.5819.1920.1817.76常溫區(qū)Normaltemperaturearea38.1938.0641.8445.37次高溫區(qū)Sub-hightemperaturear-ea26.1133.2730.4627.16高溫區(qū)Hightemperaturearea4.304.873.783.84

表2進(jìn)一步顯示，從高溫區(qū)域面積百分比來看，廣佛同城核心區(qū)熱島現(xiàn)象呈增強(qiáng)—減弱—略增強(qiáng)的波動(dòng)變化，在2000、2005、2009和2014年高溫區(qū)面積百分比依次為4.30%、4.87%、3.78%和3.84%。次高溫區(qū)則表現(xiàn)以2005年為拐點(diǎn)，前5 a間，其面積百分比從2000年的26.11%增至2005年的33.27%，之后依次降至30.46%和27.16%。因此，從次高溫和高溫區(qū)2個(gè)等級(jí)來看，廣佛核心區(qū)的熱島現(xiàn)象以2005年為拐點(diǎn)，即以2005年為界，熱島效應(yīng)有減緩的趨勢，在2005、2009和2014年2個(gè)等級(jí)的面積百分比和分別為38.14%、34.24%和31.00%。

以常溫區(qū)面積占比在研究時(shí)段內(nèi)幾乎是持續(xù)上升的，如在從遠(yuǎn)及近的4個(gè)時(shí)間內(nèi)，其面積百分比依次為38.19%、38.06%、41.84%和45.37%。

整個(gè)研究時(shí)段內(nèi)，低溫區(qū)面積呈增—減—增的波動(dòng)變化；與之相反，次低溫區(qū)域的面積呈減—增—減的波動(dòng)變化。但是值得注意的是，低溫區(qū)和次低溫區(qū)2個(gè)等級(jí)的面積之和依次為31.40%、23.80%、23.91%和23.64%，呈現(xiàn)持續(xù)減少的趨勢，這從一個(gè)側(cè)面可能映證研究區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張現(xiàn)象。

綜上所述，21世紀(jì)以來，廣佛同城化核心區(qū)熱環(huán)境格局變化有2個(gè)最明顯的特征：一是熱島范圍逐漸縮小，熱島中心從廣州向佛山轉(zhuǎn)移；二是低溫范圍以及常溫范圍逐漸擴(kuò)大。這說明廣佛同城化核心區(qū)整體的熱島效應(yīng)在近15 a間有明顯的改善，區(qū)域內(nèi)城市空間結(jié)構(gòu)也發(fā)生了較大變化，熱島中心的轉(zhuǎn)移也佐證了前文所提出的佛山市城市發(fā)展落后于廣州市，體現(xiàn)于其經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境建設(shè)不同步。廣州核心區(qū)域內(nèi)熱島現(xiàn)象的弱化原因可歸結(jié)于城區(qū)綠地保護(hù)和修復(fù)的政策作用下生態(tài)結(jié)構(gòu)的改善，城市中的熱環(huán)境的“低溫谷”范圍擴(kuò)大對(duì)周邊的降溫效應(yīng)明顯，一定程度上改變了局地地表溫度格局。

2.3基于熱場強(qiáng)度指數(shù)的廣佛兩城市熱環(huán)境的空間分異為探討廣佛核心區(qū)內(nèi)熱環(huán)境的空間分異特征，分別對(duì)廣州和佛山市域的熱環(huán)境進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果如圖4。從面積百分比的逐年變化曲線來看，低溫區(qū)至高溫區(qū)的各熱場強(qiáng)度等級(jí)結(jié)構(gòu)呈倒“U”，即各市域面積內(nèi)的常溫區(qū)占絕對(duì)優(yōu)勢；其次，是次低溫區(qū)和次高溫區(qū)；面積占比最小的是低溫區(qū)和高溫區(qū)。從年際變化來看，常溫區(qū)的面積優(yōu)勢在廣州市域內(nèi)更突出；佛山則是2009年較突出。從倒“U”曲線的對(duì)稱性來看，廣州市的曲線較對(duì)稱，佛山市的典線右側(cè)向外變闊，顯示了次高溫區(qū)面積比相對(duì)較高的優(yōu)勢。

圖4　廣州、佛山熱場強(qiáng)度面積百分比Fig.4　Percentage of thermal field intensity area in Guangzhou and Foshan

為進(jìn)一步探究廣州和佛山市域范圍內(nèi)熱強(qiáng)度等級(jí)的動(dòng)態(tài)變化，將相鄰2 a同一等級(jí)熱場強(qiáng)度面積的百分比相減，再除以起始年份該等級(jí)的面積百分比，得到熱場強(qiáng)度等級(jí)變化的絕對(duì)變幅，結(jié)果見圖5。從變幅反映的絕對(duì)比率來看，佛山市低溫和高溫區(qū)域的變化明顯，表現(xiàn)為2000～2005年時(shí)段內(nèi)，低溫和高溫的絕對(duì)變幅分別達(dá)-0.93和1.35倍；而2005～2009年時(shí)段內(nèi)，低溫區(qū)域的又表現(xiàn)為3.36倍的正向絕對(duì)變幅。廣州市變幅較大的以低溫等級(jí)為主，主要在2000～2005和2009～2014年這2個(gè)時(shí)段內(nèi)，絕對(duì)變幅分別達(dá)1.50和0.96倍。其余時(shí)段以及其余熱場等級(jí)內(nèi)的變幅較小。

圖5　熱場強(qiáng)度的變幅Fig.5　Variation of heat field intensity

綜上，地理上毗鄰的廣州和佛山兩城市地表溫度并不呈現(xiàn)相似的變幅，地表溫度在不同區(qū)域以及不同時(shí)段內(nèi)都呈現(xiàn)不同的變化特征。

3結(jié)論與討論

通過Landsat TM/ETM+/OLI衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)對(duì)廣佛同城化核心區(qū)熱環(huán)境進(jìn)行了動(dòng)態(tài)研究。結(jié)果表明：

(1)自21世紀(jì)以來，廣佛同城化核心區(qū)熱環(huán)境格局變化明顯，主要表現(xiàn)為熱島范圍逐漸縮小，熱島中心從廣州向佛山轉(zhuǎn)移，低溫和常溫區(qū)域逐漸擴(kuò)大。這表明了區(qū)域內(nèi)熱島效應(yīng)有所改善，但熱島中心的轉(zhuǎn)移也佐證了廣佛兩地發(fā)展不平衡，佛山的經(jīng)濟(jì)發(fā)展仍處于與環(huán)境建設(shè)不同步的階段。

(2)區(qū)域內(nèi)的熱場強(qiáng)度變化受到政策作用明顯，如《廣佛同城發(fā)展規(guī)劃》實(shí)施的前后階段(2005～2014年)，位于兩市邊界的區(qū)域受到政策利好作用發(fā)展速度相應(yīng)提升，熱島中心有明顯的向廣佛邊界遷移的跡象；廣州市自2003年起實(shí)施的“青山綠地”工程對(duì)城區(qū)內(nèi)生態(tài)結(jié)構(gòu)的改善，城市熱環(huán)境中的“低溫谷”范圍擴(kuò)大緩解了一定范圍內(nèi)的地溫，使得廣州市域內(nèi)的熱島效應(yīng)有所緩解。

(3)廣州和佛山的熱環(huán)境存在空間差異，雖然廣州和佛

山地理上毗鄰，但佛山的次高溫區(qū)面積顯然比廣州的具有更高優(yōu)勢，從地溫的動(dòng)態(tài)變化來看，廣州和佛山地表溫度在近15 a內(nèi)的變幅并不相似，兩地不同的熱場強(qiáng)度等級(jí)在不同時(shí)段內(nèi)呈現(xiàn)著不同的變化特征。

受到研究區(qū)多云多雨的氣候條件影響，該研究采用了Landsat衛(wèi)星不同傳感器不同時(shí)間的影像數(shù)據(jù)，可能會(huì)對(duì)研究區(qū)地表溫度反演真實(shí)性產(chǎn)生影響。僅使用亮溫反演地表數(shù)據(jù)也存在局限性，進(jìn)一步的研究應(yīng)當(dāng)結(jié)合近地面實(shí)測數(shù)據(jù)。

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Dynamic Change and Thermal Environment Effect of Guangzhou and Foshan Core Cohesion Area

ZHONG Pei-ming

(School of Geographical Sciences, Guangzhou University, Guangzhou, Guangdong 510006)

Abstract[Objective] To discuss the dynamic change and thermal environment effect Guangzhou and Foshan Core Cohesion Area under government urban integration. [Method] Under the background of Guangzhou and Foshan urban cohesion, the land surface temperature in Guangzhou and Foshan urban core cohesion area was retrieved by the method of radioactive transfer equation, based on Landsat TM/ETM+/OLI remote sensing image acquired in 2000, 2005, 2009 and 2014. We studied the dynamic changes of LST by standardizing the LST with heat field intensity index. [Result] Heat island range obviously reduced, low temperature and normal temperature range increased in urban core cohesion area since the 21st century, while the heat island center moved from Guangzhou to Foshan. Land surface temperature was markedly different in Guangzhou and Foshan. Both the dominant situation of second-high temperature in Foshan and the expansion of “l(fā)ow temperature valley” in Guangzhou suggested that Guangzhou and Foshan were at different stages of urban development. [Conclusion] This research provides references for the strategy making of integrated development of Guangzhou and Foshan Core Cohesion Area.

Key wordsThermal environment effect; Spatial-temporal variation; Land surface temperature retrieval; Heat field intensity index; Guangzhou and Foshan core cohesion area

基金項(xiàng)目廣東省廣州市對(duì)外科技合作專項(xiàng)(2012J5100044)。

作者簡介鐘培鳴(1990- )，男，廣東廣州人，碩士研究生，研究方向：城市生態(tài)。

收稿日期2016-04-03

中圖分類號(hào)TU 984

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2016)12-010-05