基于單窗算法的漢中市近20年城市熱島效應(yīng)時(shí)空特征

蘇 嫄，包 玉

(貴州大學(xué) 林學(xué)院，貴州 貴陽 550025)

城市熱島是指城區(qū)地表及大氣溫度高于周邊郊區(qū)環(huán)境的現(xiàn)象，在溫度空間分布上，城市猶如一個(gè)溫暖的島嶼[1-2]。1883年，Howard首次發(fā)現(xiàn)城市熱島現(xiàn)象，1958年，Manley首次將這種現(xiàn)象命名為城市熱島(urban heat island，UHI)[2-4]。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程的加速，導(dǎo)致城市人口密集，工商業(yè)發(fā)達(dá)，人為熱排放較多，城市熱力狀況遠(yuǎn)較郊區(qū)復(fù)雜，城區(qū)溫度普遍高于郊區(qū)，形成熱島，由此引起了一系列生態(tài)環(huán)境問題[5]，并在一定程度上改變了城市氣候，影響市民生活，增加能源消耗[6-8]。因此，開展城市熱島效應(yīng)研究，一直是學(xué)界廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)問題之一。

早期關(guān)于城市熱島效應(yīng)的研究主要是根據(jù)各站點(diǎn)氣象觀測資料通過數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對城市熱島進(jìn)行分析[5,9-11]，難以反映熱島的空間分布特征。隨著遙感技術(shù)的快速發(fā)展，衛(wèi)星遙感以其資料的同步性、密集性和均勻性克服了常規(guī)方法的弱點(diǎn)和不足，在城市熱島研究中得到廣泛應(yīng)用[8]。1972年，Rao最先將遙感技術(shù)應(yīng)用于城市熱島效應(yīng)研究[12]。之后隨著遙感衛(wèi)星時(shí)空和光譜分辨率的提高，更多學(xué)者用遙感數(shù)據(jù)對不同地區(qū)的地表溫度分布[13-15]、城市熱島空間格局[8,16]、城市熱島與土地利用類型和植被覆蓋的關(guān)系[17-18]、城市熱島時(shí)空變化特征[5,8]等方面進(jìn)行了深入研究?？傮w上國內(nèi)的相關(guān)研究區(qū)域和成果主要集中在北京、上海、廣州等大城市[2,19-20]，而中小城市，尤其是西部地區(qū)中小城市熱島效應(yīng)研究相對較少。目前，隨著中小城市城市化進(jìn)程加速，城市擴(kuò)張速度日益加快，為避免出現(xiàn)與大型城市相同的熱島加劇問題，需要依據(jù)中小型城市的發(fā)展特點(diǎn)對城市熱島效應(yīng)特征進(jìn)行研究，提出可以在城市發(fā)展規(guī)劃的基礎(chǔ)上得以實(shí)施的科學(xué)舉措。

漢中市位于陜西省漢中盆地中心，地處成渝、關(guān)中-天水和江漢3大經(jīng)濟(jì)區(qū)的交匯地帶，是西安、成都、重慶“西三角”經(jīng)濟(jì)區(qū)和中國中西部地區(qū)極具發(fā)展?jié)摿Φ牡貐^(qū)[21]。近年來該地區(qū)大規(guī)模的城市建設(shè)、城鎮(zhèn)企業(yè)發(fā)展、人口密度增加等導(dǎo)致城市熱容量增加，下墊面溫度增高，城鄉(xiāng)(郊)溫度差異增大，加之其特殊的地理區(qū)位，漢中市的城市熱島效應(yīng)對其周邊地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和秦巴山區(qū)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生重要影響。然而，漢中市的城市熱島效應(yīng)是否明顯，其時(shí)空分布特征狀況如何，對漢中市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展將產(chǎn)生怎樣的影響，諸如此類的科學(xué)問題尚未有相應(yīng)的研究?；诖耍躁兾魇h中市為研究對象，以1994年、2000年、2004年、2009年和2015年近20 a的Landsat TM遙感影像為主要數(shù)據(jù)源，通過單窗算法反演漢中市地表溫度，分析漢中市近20 a城市熱島效應(yīng)時(shí)空變化特征，并結(jié)合各時(shí)期漢中市植被覆蓋與土地利用結(jié)構(gòu)，揭示漢中市城市熱島效應(yīng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)制，以探明漢中市城市熱島效應(yīng)的變化過程與形成原因，為漢中市今后城市規(guī)劃與建設(shè)、區(qū)域協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)提供必要的理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

漢中市(106°51′-107°10′E， 33°02′-33°22′N)位于陜西省南部漢中盆地中部，南依漢江，北依秦嶺余脈天臺(tái)山。至2012年，漢中市城區(qū)總面積為556 km2，占陜西省總面積的0.021%，占漢中市域總面積的1.9%[22]。人口約為56.29萬人，其中非農(nóng)業(yè)人口27.03萬人[23]。氣候類型屬北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，雨量充沛，氣候溫暖濕潤，四季分明，年平均氣溫為14.5℃，1月平均氣溫為2.4℃，7月平均氣溫為25.7℃，年均降水量為855.3 mm[24]。區(qū)內(nèi)地形呈現(xiàn)由南向北階梯狀升高特征，海拔最高處2 038 m，最低處478 m。

1.2 數(shù)據(jù)來源與數(shù)據(jù)預(yù)處理

研究所采用的主要數(shù)據(jù)源為Landsat TM遙感影像，數(shù)據(jù)來源均由地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站(http://www.gscloud.cn)下載，為保證數(shù)據(jù)分析結(jié)果的一致性和可比性，遙感圖像采用同一季相(夏季)的相應(yīng)數(shù)據(jù)，圖像時(shí)間分別為1994年7月14日、2000年7月30日、2004年6月7日、2009年6月5日和2015年7月24日共5期，空間分辨率為30 m×30 m，坐標(biāo)系統(tǒng)為 WGS_1984_UTM_Zone_49N，每景圖像的含云量<10%，研究區(qū)域范圍內(nèi)無云層遮蓋，數(shù)據(jù)質(zhì)量較好。在此基礎(chǔ)上，基于ENVI 5.3軟件平臺(tái)，對所有遙感影像依據(jù)研究區(qū)1∶1萬地形圖和矢量邊界進(jìn)行配準(zhǔn)、校正和裁剪等預(yù)處理。其中：遙感圖像幾何校正采用二次多項(xiàng)式校正方法，校正誤差<0.5個(gè)像元。

1.3 研究方法

1.3.1 地表溫度反演 參照覃志豪[25]的單窗算法，使用大氣透射率τ、地表反射率ε和大氣平均作用溫度Ta，利用單窗算法推導(dǎo)公式基于ENVI5.3軟件平臺(tái)反演出實(shí)際地表溫度，相關(guān)計(jì)算公式如下：

Ts={a6(1-C-D)+[b6(1-C-D)+C+D)T+DTa]}/C

(1)

C=τ×ε

(2)

D=(1-ε)[1+(1-ε)×τ]

(3)

式中，Ts為地表溫度，單位為K；a6、b6為常量，一般情況下(地表溫度在0-70℃范圍內(nèi))，取值a6=-67.355 351，b6=0.458 606；T是亮度溫度，當(dāng)T在0～30℃時(shí)，a=-60.326 3，b=0.434 36，誤差REE=0.08%，當(dāng)T在20～50℃時(shí)，a=-67.954 2，b=0.459 87，誤差REE=0.12%；Ta為大氣平均作用溫度，單位為K；C和D是中間變量，τ為大氣透射率，ε為地表比輻射率。

1)亮度溫度T的計(jì)算

本文根據(jù)Landsat數(shù)據(jù)給出的不同的參數(shù)，采用兩種方法計(jì)算輻射強(qiáng)度[25-26]。若遙感數(shù)據(jù)可給出最大最小可探測輻射值，輻射強(qiáng)度計(jì)算公式為：

L=Lmin+(Lmax-Lmin)×Qdn/Qmax

(4)

式中，L為計(jì)算出衛(wèi)星接收到的輻射強(qiáng)度，Qdn是熱紅外波段的已知灰度值，Qmax為其衛(wèi)星數(shù)據(jù)最大的灰度值為225，定標(biāo)常數(shù)Lmin和Lmax為衛(wèi)星接收到影像的可探測最大最小輻射強(qiáng)度。

若影像數(shù)據(jù)可給出增益系數(shù)(gain)和偏移系數(shù)(bias)，則所接收到的輻射強(qiáng)度計(jì)算公式為：

L=M×Qcal+A

(5)

式中，M和A分別為該數(shù)據(jù)的增益與偏移值，Qcal為該數(shù)據(jù)的象元灰度值。

計(jì)算得到輻射亮度后，根據(jù)普朗克函數(shù)來計(jì)算亮度溫度[29]：

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

(6)

式中，T為像元亮度溫度，單位為K，L為輻射亮度值，K1、K2分別為衛(wèi)星發(fā)射前預(yù)設(shè)常量，取值為Landsat5數(shù)據(jù)中K1為60.776，K2為1 260.56，Landsat8數(shù)據(jù)中K10.1為774.89，K11.1為480.89，K10.2為1 321.08，K11.2為1 201.14，單位為mW·cm-2·sr-1·μm-1。

2)大氣透射率τ的計(jì)算

大氣透射率τ的計(jì)算公式[27]:

τ=0.974 290-0.080 07w

(7)

w=0.098 1e+0.169 7

(8)

(9)

式中，w為大氣水分含量，單位為g/cm2，e為絕對水汽壓，T0為平均氣溫，RH為相對濕度。已知漢中市多年平均氣溫T0為14.5℃，多年相對濕度為78%[24]，代入最終可求出τ=0.951。

3)地表比輻射率ε的計(jì)算

根據(jù)不同地物比輻射率的差異，利用NDVI進(jìn)行計(jì)算地表比輻射率[28]：

ε=0.985×pv+0.960×(1-pv)+0.06×pv×(1-pv)

(10)

pv=((NDVIi-NDVIs)/(NDVIv-NDVIs))^2

(11)

(12)

式中，pv為植被覆蓋度；NDVIi為第i個(gè)像元的NDVI值，NDVIv和NDVIs分別為研究區(qū)內(nèi)植被和裸土的NDVI值，一般使用研究區(qū)NDVI的最大值作為NDVIv值，最小值作為NDVIs的值；ρn表示近紅外波段灰度值，ρr表示紅波段的灰度值。

4)大氣平均作用溫度Ta的計(jì)算

根據(jù)譚志豪等[28]對大氣平均作用溫度的研究，中緯度夏季的大氣平均作用溫度計(jì)算公式為：

Ta=25.939 6+0.880 45×T0

(13)

式中，T0與Ta單位為K，T0可以為研究區(qū)年平均溫度。

1.3.2 熱島強(qiáng)度分級 對反演出的地表溫度進(jìn)行歸一化處理，使得歸一化值在0～1之間[29]，計(jì)算公式為：

N=(T-Tmin)/(Tmax-Tmin)

(14)

式中，T為反演的地表溫度值，Tmax和Tmin分別為反演地表溫度的最大值和最小值。

參照張曉莉等對熱島強(qiáng)度的劃分方法[29-30]，將歸一化后的地表溫度按等間距法劃分為：強(qiáng)綠島區(qū)(0～0.2)、綠島區(qū)(0.2～0.4)、正常區(qū)(0.4～0.6)、熱島區(qū)(0.6～0.8)和強(qiáng)熱島區(qū)(0.8～1.0)。

1.3.3 土地利用類型分級 依據(jù)我國土地利用分類標(biāo)準(zhǔn)(GB/T21010-2007)，結(jié)合漢中市實(shí)際情況，將土地利用類型分為建筑用地、水體、耕地、草地與林地5個(gè)類型，采用最大似然法監(jiān)督分類得到漢中市土地利用分類圖(圖4)，并運(yùn)用類間科分離性和Kappa系數(shù)2個(gè)指標(biāo)對分類結(jié)果進(jìn)行精度驗(yàn)證(表1)。分類結(jié)果驗(yàn)證精度顯示各時(shí)期土地利用分類結(jié)果Kappa系數(shù)均>0.8，分類結(jié)果滿足本研究的數(shù)據(jù)分析精度要求。

表1 1994-2015年土地利用監(jiān)督分類結(jié)果精度Table 1 Supervision classification accuracy of land use in 1994-2015

2 結(jié)果與分析

2.1 地表溫度特征

為了與氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)一，將式(1)～式(13)中的溫度轉(zhuǎn)化為攝氏溫度[31]，通過計(jì)算得到漢中市5個(gè)不同時(shí)期地表溫度反演結(jié)果(圖1)。然后疊加分析1994-2015年漢中市地表溫度反演結(jié)果圖，獲得1994-2015年近20年漢中市多年地表溫度(表2)，由此可以看出：1994-2004年，漢中市最低溫度下降了4.02℃，最高地溫上升約3.38℃，平均地溫上升了1.12℃，說明研究區(qū)在1994-2004年的城市熱島效應(yīng)有加劇趨勢，城市溫度逐年上升，且溫差逐年增大。2004年之后，表現(xiàn)出平均地溫逐年降低，最低地溫波動(dòng)降低，最高地溫明顯降低的變化特征。至2015年平均地溫較2004年降低2.70℃，最低地溫升高2.14℃，最高地溫降低3.69℃?？梢?，2004-2015年漢中市城市熱島效應(yīng)有減緩趨勢，城市總體氣溫開始下降，溫差減小，這反映出漢中市近10年間，城市綠化建設(shè)取得顯著效果，城市氣候自我調(diào)節(jié)能力增強(qiáng)，城市氣候逐漸穩(wěn)定。

圖1 1994-2015年漢中市地表溫度反演結(jié)果Fig.1 Land surface temperature map of Hanzhoung in 1994-2015

表2 1994-2015年漢中市多年地表溫度Table 2 Land surface temperature of Hanzhong in 1994-2015

2.2 城市熱島效應(yīng)時(shí)空變化總體特征

由1994-2015年漢中市城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度分級圖(圖2)和不同強(qiáng)度熱島效應(yīng)變化圖(圖3)分析可知，1994-2015年漢中市城市熱島效應(yīng)以2004年為界，隨時(shí)間變化整體分為2個(gè)階段：第1個(gè)階段是1994-2004年，平均溫度增加，強(qiáng)綠島區(qū)與綠島區(qū)范圍逐年減少，正常區(qū)、熱島區(qū)與強(qiáng)熱島區(qū)面積增加，且增幅整體表現(xiàn)出正常區(qū)>熱島區(qū)>強(qiáng)熱島區(qū)；第2階段是2004-2015年，平均氣溫降低，強(qiáng)綠島區(qū)與綠島區(qū)面積不斷增加，至2015年綠島區(qū)面積達(dá)到最大，而正常區(qū)、熱島區(qū)與強(qiáng)熱島區(qū)面積不斷減小， 2015年正常區(qū)與強(qiáng)熱島區(qū)面積與1994年基本接近。這同樣反映出漢中市在1994-2004年城市溫度普遍上升，熱島效應(yīng)明顯，2004-2015年熱島效應(yīng)開始向良好方向轉(zhuǎn)變。

不同熱島強(qiáng)度的空間分布特征差異明顯。1994-2005年漢中市強(qiáng)綠島區(qū)和綠島區(qū)主要分布在漢中市北部的山林地區(qū)；強(qiáng)熱島區(qū)和熱島區(qū)，在1994年和2015年集中分布在西南部的主城區(qū)，2000年、2004年和2009年主要分布在西南部和中部地區(qū)的主城區(qū)以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口分布較密集的地區(qū)(圖3)。

圖2 1994-2015年漢中市城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度分布Fig.2 Distribution map of urban heat island effect of Hanzhong in 1994-2015

圖3 不同強(qiáng)度熱島強(qiáng)度變化Fig.3 Variaiton of different heat island intensities

2.3 城市熱島效應(yīng)與土地利用類型的關(guān)系

疊加分析1994-2015年各時(shí)期漢中市不同熱島強(qiáng)度(圖2)和土地利用類型數(shù)據(jù)(圖4)，可以看出(表3)，1994年和2000年不同強(qiáng)度熱島效應(yīng)所占面積比例表現(xiàn)為綠島區(qū)>正常區(qū)>強(qiáng)綠島區(qū)>熱島區(qū)>強(qiáng)熱島區(qū)。其中強(qiáng)熱島區(qū)和熱島區(qū)面積主要分布在建筑用地，其面積比例為64.71%～99.08%，其次是草地(<34.98%)，其他3種類型所占面積均<0.1 km2；正常區(qū)的草地所占面積比例為64.80%～73.77%，其次是建筑用地和耕地(5.86%～15.09%)，水體和林地所占面積相對較少；綠島區(qū)主要分布在耕地，其面積比例分別為56.44%和59.63%，其次是林地和草地(7.96%～29.77%)，水體和建筑用地僅占1.18%～2.46%；強(qiáng)綠島區(qū)的林地所占面積比例高達(dá)98.71%和99.32%，其他4種土地利用類型面積均<0.1 km2。

2004年和2009年不同強(qiáng)度熱島效應(yīng)所占面積整體表現(xiàn)為正常區(qū)>綠島區(qū)>強(qiáng)綠島區(qū)/熱島區(qū)>強(qiáng)熱島區(qū)。其中強(qiáng)熱島區(qū)的建筑用地面積比例分別高達(dá)93.38%和68.47%，其次是草地，面積比例分別為6.62%和31.83%；熱島區(qū)主要分布在草地和建筑用地，二者占熱島區(qū)總面積比例分別為98.76%和99.82%，水體、耕地和林地面積均<0.10 km2；正常區(qū)主要分布在耕地和草地，二者面積比例之和分別達(dá)到89.97%和82.74%，其他3種類型依次為建筑用地>林地>水體；綠島區(qū)，2004年在5種不同土地利用類型的分布面積依次為林地>草地>水體>耕地>建筑用地，其中林地所占面積比例高達(dá)75.70%，建筑用地僅占0.44%，2009年依次表現(xiàn)為林地>耕地>草地>建筑用地>水體，其中林地和耕地所占面積比例分別為41.28%和36.68%，水體僅占3.38%；強(qiáng)綠島區(qū)的林地面積分別高達(dá)96.74%和94.42%，其他4種不同土地利用類型面積均較小(<3.0 km2)。

2015年不同強(qiáng)度熱島效應(yīng)所占面積整體表現(xiàn)為綠島區(qū)>強(qiáng)綠島區(qū)>正常區(qū)>熱島區(qū)>強(qiáng)熱島區(qū)。其中強(qiáng)熱島區(qū)和熱島區(qū)主要分布在建筑用地(67.21%和61.43%)和草地(32.79%)，其次是熱島區(qū)的耕地所占面積為0.02 km2，其他類型均為0；正常區(qū)主要分布在草地和建筑用地，其所占面積比例分別為67.26%和23.55%；綠島區(qū)耕地面積較大，所占比例為48.87%，其次是草地和林地，二者面積比例之和為44.57%，建筑用地和水體面積均較小(9.16 km2和10.00 km2)；強(qiáng)綠島區(qū)的林地面積比例高達(dá)91.66%，其他4種不同土地利用類型面積均較小(0.50～7.35 km2)。

綜上可知，研究區(qū)強(qiáng)綠島區(qū)和綠島區(qū)主要分布在林地和耕地2種土地利用類型上，正常區(qū)主要分布在耕地和草地，同時(shí)也包含部分城區(qū)周邊的零散村鎮(zhèn)居民地，而熱島區(qū)和強(qiáng)熱島區(qū)主要與建筑用地有關(guān)。

圖4 1994-2015年漢中市土地利用類型分級Fig.4 Land use type map of Hanzhong in 1994-2015

2.4 城市熱島效應(yīng)與植被覆蓋度的關(guān)系

為了進(jìn)一步探討研究區(qū)城市熱島效應(yīng)和植被覆蓋度的關(guān)系，運(yùn)用ArcGIS的Fishnet工具，按500 m的采樣間隔提取漢中市5個(gè)時(shí)期的植被覆蓋度(式11計(jì)算結(jié)果)和遙感反演地表溫度值(圖1)，每一期共提取2 187組數(shù)據(jù)，然后，運(yùn)用SPSS20軟件的相關(guān)分析和回歸分析方法，分析1994-2015年漢中市植被覆蓋度和城市地表溫度關(guān)系(圖5)。結(jié)果表明：漢中市1994-2015年5期數(shù)據(jù)均反映出，城市地表溫度與植被覆蓋度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05)，回歸擬合統(tǒng)計(jì)顯示5個(gè)時(shí)期回歸函數(shù)的截距分別為-10.433、-7.784、-12.936、-14.692和-9.045，即植被覆蓋度增加10%，地表溫度平均下降約1.1℃。由此可見，提高城市植被覆蓋度對城市熱島效應(yīng)具有明顯抑制作用。

表3 1994-2015年不同熱島強(qiáng)度在不同土地類型的分布面積Table 3 Area of different heat island in different land use types in 1994-2005 km2

3 結(jié)論與討論

本研究利用單窗算法對漢中市1994年、2000年、2004年、2009年和2015年5個(gè)不同時(shí)期地表溫度進(jìn)行反演，進(jìn)而分析漢中市近20 a城市熱島效應(yīng)時(shí)間變化特征及城市熱島效應(yīng)與植被覆蓋和土地利用結(jié)構(gòu)的關(guān)系，得到如下主要結(jié)論：

1) 1994-2004年研究區(qū)城市溫度逐年上升，且溫差逐年增大，2004-2015年漢中市總體氣溫開始下降，溫差減小，說明2014年之后城市自身氣候調(diào)節(jié)能力增強(qiáng)，城市氣候逐漸穩(wěn)定。

2)近20 a漢中市城市熱島效應(yīng)隨時(shí)間變化呈“先升后降”的變化趨勢，1994-2004年為熱島效應(yīng)的加速期，2004-2015年為減緩期。說明1994-2004年隨著漢中市城市化進(jìn)程的不斷加快，城市人口密度增加，工業(yè)發(fā)展迅速等對研究區(qū)的溫度、氣候和環(huán)境均有著重要影響。特別是，人類活動(dòng)的加強(qiáng)對漢中市城市熱島效應(yīng)的增強(qiáng)有至關(guān)重要的作用[2]。而2004-2015年，受“西部大開發(fā)”、“南水北調(diào)中線工程”等工程項(xiàng)目影響，漢中市在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，更加重視生態(tài)環(huán)境建設(shè)，市內(nèi)植被覆蓋日益好轉(zhuǎn)，研究顯示：漢中市2005-2015年植被覆蓋是以V級高植被覆蓋度(>75%)為主,且隨時(shí)間推移V級高植被覆蓋度面積不斷增加，其他4級植被覆蓋度面積不斷減少[32]，而植被在改善城市的熱環(huán)境方面發(fā)揮著重要的作用[31]，因此該時(shí)間段研究區(qū)熱島效應(yīng)得到明顯減緩。在空間分布上，1994-2005年漢中市熱島效應(yīng)整體呈現(xiàn)：強(qiáng)綠島區(qū)和綠島區(qū)主要分布在漢中市北部的山林地區(qū)；強(qiáng)熱島區(qū)和熱島區(qū)主要分布在西南部的中心城區(qū)。這與植被覆蓋度和建筑物密度關(guān)系密切[5,31]。

圖5 1994-2015年漢中市植被覆蓋度與地表溫度(Ts)關(guān)系Fig.5 Relationship of vegetation coverage with land surface temperature of Hanzhong during 1994-2005

3)漢中市熱島效應(yīng)在不同土地利用類型上的分布特征差異明顯。強(qiáng)綠島區(qū)和綠島區(qū)主要分布在漢中市北部山區(qū)的林地和耕地。正常區(qū)主要集中在漢中市近郊的農(nóng)用地與草地，同時(shí)也包含市區(qū)周邊的零散村鎮(zhèn)居民地。熱島區(qū)和強(qiáng)熱島區(qū)主要分布在市區(qū)的建筑物密度較高以及有公路建設(shè)的區(qū)域，而建筑物密度與熱島效應(yīng)的關(guān)系已經(jīng)得到證明[5]。這主要是因?yàn)榻ㄖ锖蜑r青路面增加會(huì)引起地表反照率減小，導(dǎo)致地面吸收更多的熱量，從而致使增溫和熱島效應(yīng)更顯著[8,33]。而植被覆蓋的增加會(huì)將到達(dá)地表的太陽輻射更多的地截獲用于植被的蒸發(fā)和蒸騰作用[33]，從而使地表溫度和熱島強(qiáng)度降低，故而強(qiáng)綠島區(qū)和綠島區(qū)集中分布在林地和耕地。

4)城市地表溫度與植被覆蓋度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，植被覆蓋度每增加10%，地表溫度平均下降約1.1℃?？梢?，提高城市植被覆蓋度對城市熱島效應(yīng)具有明顯抑制作用[31]。這與張順謙[8]等對成都市熱島效應(yīng)的研究結(jié)果一致。這是因?yàn)榱己玫闹脖桓采w對城市下墊面會(huì)起到一定保護(hù)作用，從而對城市地表溫度的升高起到減弱作用，另一方面，綠色植物自身具有呼吸作用，對城市上空的大氣交換起到重要的作用，同時(shí)，植被可以通過蒸騰作用從環(huán)境中吸收大量熱量，使周邊區(qū)域升溫速率減慢[8,28]。

影響城市熱島效應(yīng)的原因眾多，有氣候變化(降水)、植被覆蓋、水體覆蓋、建筑物密度、公路建設(shè)以及人類活動(dòng)產(chǎn)生的人工熱源等[5,8,34]。本研究對植被覆蓋和土地利用類型與城市熱島效應(yīng)的關(guān)系的分析結(jié)果表明，植被覆蓋和土地利用類型(水體、植被覆蓋、建筑用地等)對城市熱島效應(yīng)空間演變起決定性作用。在城市熱島效應(yīng)發(fā)展時(shí)期，建筑用地的擴(kuò)張?jiān)斐闪顺鞘袩釐u區(qū)沿其擴(kuò)張方向面積增加，中心城區(qū)的強(qiáng)熱島區(qū)快速擴(kuò)張。而在城市熱島效應(yīng)的減緩時(shí)期，高植被覆蓋度面積的不斷增加對其起到明顯的抑制作用。對于中小型城市來說，經(jīng)濟(jì)發(fā)展所造成的土地格局變化是必然過程，所以在對于城市規(guī)劃上可以制約建筑區(qū)擴(kuò)張的同時(shí)增加城市綠地建設(shè)，并提高人民環(huán)保意識，實(shí)時(shí)監(jiān)測熱島效應(yīng)動(dòng)向，確保中小型城市的生態(tài)穩(wěn)定性。