基于Landsat數(shù)據(jù)的藍(lán)綠空間改善城市熱環(huán)境分析*
——以天津市為例

陳 天，譚 凝

引言

城市，是人類建立起來的政治、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、文化高度復(fù)合的龐大載體，而城市化已逐漸成為人類發(fā)展過程中的一個(gè)歷史趨勢(shì)。中國(guó)的城市化具有速度快、規(guī)模大、資源能耗高等特點(diǎn)，加劇引發(fā)了一系列生態(tài)問題，其中熱環(huán)境問題尤為突出，最直觀的反映為熱島效應(yīng)。關(guān)于熱環(huán)境問題形成的主要原因有2個(gè)：第一個(gè)是城市化帶來的景觀格局演變[1]，另一個(gè)則是人類生產(chǎn)生活方式改變了城市地表能量與輻射之間的平衡[2]。目前可有效改善熱環(huán)境問題的措施大致分為以下3種：（1）減少人為熱源，如限制機(jī)動(dòng)車出行、降低空調(diào)使用頻率；（2）改進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施材料，如建造反光屋頂或高比熱容道路；（3）優(yōu)化城市布局，如增加景觀下墊面、順應(yīng)夏季主導(dǎo)風(fēng)規(guī)劃交通[3-5]。但是改進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施材料對(duì)于很多發(fā)展中國(guó)家和地區(qū)而言成本過高，因此除了盡量減少人為熱源，更具有推廣及可實(shí)施性的措施為立足規(guī)劃引領(lǐng)，充分發(fā)揮綠地水體的降溫影響作用[3，6]。

目前，對(duì)于城市熱環(huán)境問題的研究方法主要分為3種：第一種是衛(wèi)星遙感影像分析，研究范圍聚焦宏觀尺度，優(yōu)點(diǎn)是覆蓋范圍廣、動(dòng)態(tài)性強(qiáng)，缺點(diǎn)是易受精度等計(jì)算誤差影響。1972年，Rao等[7]首次利用衛(wèi)星熱紅外遙感針對(duì)美國(guó)中部沿海城市展開熱島效應(yīng)研究，此后衛(wèi)星遙感影像開始廣泛應(yīng)用。第二種是實(shí)地觀察測(cè)量，早期研究數(shù)據(jù)主要來源于氣象站，同樣聚焦宏觀尺度[8]，后來隨著紅外測(cè)溫儀的發(fā)展提出了“布點(diǎn)法”，研究開始關(guān)注局部微氣候，顯著缺點(diǎn)是以“點(diǎn)”觀測(cè)成果代替“面”。第三種是計(jì)算機(jī)模擬運(yùn)算，研究范圍偏向中微觀尺度[9]，其結(jié)果可視化程度高，但過于依賴外部輸入數(shù)據(jù)。隨著衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)精度的提高，學(xué)者們開始將第一種方法普遍應(yīng)用于城市熱環(huán)境與景觀格局的規(guī)律研究。

關(guān)于城市熱環(huán)境與景觀格局的規(guī)律研究，Singh Prafull等[10]通過Landsat數(shù)據(jù)分析印度勒克瑙近12年間的地表溫度分布特征，創(chuàng)造性地將藍(lán)綠空間生態(tài)評(píng)價(jià)引入熱環(huán)境評(píng)價(jià)，拓寬了熱環(huán)境研究視角，為熱環(huán)境與藍(lán)綠空間的相關(guān)研究奠定了理論基礎(chǔ)。丁海勇等[11]基于南京市2000～2015年Landsat數(shù)據(jù)研究城市熱島效應(yīng)與景觀格局的演變規(guī)律，明確指出植被和水面存在顯著的低溫效應(yīng)。覃盟琳等[12]利用2001～2015年MODIS地表溫度數(shù)據(jù)完成了城市群的熱島空間演變研究，發(fā)現(xiàn)林地為城市產(chǎn)生了穩(wěn)定的冷點(diǎn)。沈中健等[1]以Landsat為數(shù)據(jù)源分析了1996～2017年閩三角城市群的熱島時(shí)空格局，揭示了林地和水體作為穩(wěn)定冷源的身份特征。鄧玉嬌等[13]以2003～2018年粵港澳大灣區(qū)遙感資料為基礎(chǔ)，分析城市熱島的時(shí)空分布特征后發(fā)現(xiàn)了植被對(duì)于熱島的顯著影響作用。上述研究表明，城市熱環(huán)境與土地利用存在規(guī)律性的空間關(guān)系，尤其是綠地和水體此類藍(lán)綠空間具有顯著的改善作用。

但是，目前對(duì)城市熱環(huán)境的研究多集中于揭示不同土地利用類型的驅(qū)動(dòng)影響，缺乏聚焦于藍(lán)綠空間的深入探討。本文從藍(lán)綠空間視角出發(fā)，重點(diǎn)關(guān)注城市熱環(huán)境與藍(lán)綠空間的時(shí)空演變特征，探討熱環(huán)境與綠地水體在景觀格局層面及不同空間尺度下的相關(guān)性，以藍(lán)綠空間為出發(fā)點(diǎn)提出改善熱環(huán)境的空間規(guī)劃建議。

1 研究區(qū)及數(shù)據(jù)源

1.1 研究區(qū)

天津市地處華北平原東北部，海河流域下游，東臨渤海，是京津冀城市群的核心之一。該地區(qū)屬典型的暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，夏季炎熱，冬季寒冷。作為中國(guó)快速城市化的樣本，天津在1998年～2018年間，城市建設(shè)用地由371.23km2擴(kuò)張至950.55km2，伴隨著嚴(yán)峻的熱環(huán)境問題。目前關(guān)于該城市熱環(huán)境的研究較少且不夠深入[14]，與藍(lán)綠空間的相關(guān)研究更是匱乏?！短旖蚴袊?guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》明確指出推動(dòng)綠色發(fā)展，加快構(gòu)建美麗天津，其中藍(lán)綠空間是重點(diǎn)。綜上，本文利用Landsat遙感影像數(shù)據(jù)，選取位于天津市主城區(qū)的核心六區(qū)作為研究對(duì)象展開熱環(huán)境與藍(lán)綠空間的相關(guān)研究，囊括和平區(qū)、南開區(qū)、紅橋區(qū)、河北區(qū)、河西區(qū)、河?xùn)|區(qū)，總面積約181.18km2（圖1）。天津典型的氣候特征和城市化特征可為同樣特點(diǎn)的城市提供借鑒參考。

圖1 研究區(qū)域

1.2 數(shù)據(jù)源及預(yù)處理

采用地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)（http://www.gscloud.cn/）發(fā)布的Landsat遙感影像作為城市熱環(huán)境與藍(lán)綠空間格局分析的數(shù)據(jù)源，成像時(shí)間分別為2004年7月6日、2011年6月8日和2017年7月10日。該數(shù)據(jù)源時(shí)間跨度大，有利于開展空間演變特征研究，且在此時(shí)期植被生長(zhǎng)旺盛，詳細(xì)信息如表1所示。通過ENVI對(duì)數(shù)據(jù)源進(jìn)行多光譜輻射定標(biāo)與大氣校正，并經(jīng)過校準(zhǔn)裁剪得到預(yù)處理數(shù)據(jù)結(jié)果。

表1 數(shù)據(jù)源信息統(tǒng)計(jì)

2 研究方法

2.1 地表溫度反演

選用誤差較小的單窗算法（Mono-Window Algorithm）反演城市地表溫度[15，16]，該算法相較輻射傳輸方程法（Radioactive transfer equation）、單通道算法（Single-channel Method）、基于影像的反演算法（Image-based Method）而言簡(jiǎn)單易行，操作方便。首先，查閱中國(guó)氣象年鑒得到天津大氣平均作用溫度Ta，運(yùn)用美國(guó)航空航天局官方網(wǎng)站（http://atmcorr.gsfc.nasa.gov/）的大氣校正參數(shù)計(jì)算器（Atmospheric Correction Parameter Calculator）得到大氣透射率τ。然后，通過ENVI計(jì)算各年份熱紅外波段的像元亮溫度T，根據(jù)SobrinoJ等[17]提出的NDVI閾值法計(jì)算得到地表比輻射率ε。最后，代入覃志豪單窗算法公式得到各年份地表溫度，單位為開氏度（K），公式為：

式中，a和b為系數(shù)，在0℃～70℃之間時(shí)，a=-67.35535，b=0.45861；C的計(jì)算公式為：C=τ×ε；D的計(jì)算公式為：D=（1-τ）×[1+τ×（1-ε）]。

2.2 溫度差異分區(qū)

運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)差分類法對(duì)地表溫度計(jì)算結(jié)果進(jìn)行差異分區(qū)[14]，以對(duì)比研究各年份的熱環(huán)境時(shí)空演變聯(lián)系特征。最終分區(qū)包含7個(gè)溫度范圍，其中極低溫區(qū)、低溫區(qū)及較低溫區(qū)為城市低溫范圍區(qū)域，極高溫區(qū)、高溫區(qū)及較高溫區(qū)為城市高溫范圍區(qū)域（表2）。

表2 地表溫度分區(qū)

2.3 土地利用分類解譯

采用監(jiān)督分類法（Supervised Classification）中的最大似然法（Maximum Likelihood Classifier）對(duì)數(shù)據(jù)源進(jìn)行土地利用分類解譯，提取3類空間格局：藍(lán)色空間、綠色空間及非藍(lán)綠空間，以分析景觀系統(tǒng)內(nèi)部各要素之間的聯(lián)系特征。其中，藍(lán)色空間包括自然及人工水域，綠色空間包括自然及人工綠地，非藍(lán)綠空間指除藍(lán)綠空間以外的城市建設(shè)用地等。依據(jù)Kappa系數(shù)對(duì)分類結(jié)果進(jìn)行精度評(píng)估，2004、2011、2017年數(shù)據(jù)分類的整體Kappa系數(shù)分別為0.884、0.864、0.883，符合研究標(biāo)準(zhǔn)及精度要求，分類結(jié)果能較好地反映研究區(qū)的土地利用景觀格局。

2.4 景觀格局分析

根據(jù)特征水平可將景觀格局分為3個(gè)分析層面：（1）斑塊層面，代表單個(gè)斑塊的空間特征；（2）類型層面，反映同一類型景觀斑塊的空間特征；（3）景觀層面，反映整個(gè)景觀鑲嵌體的空間特征。景觀格局指數(shù)被視為定量評(píng)估景觀格局的主要工具，可度量不同景觀元素在空間或時(shí)間上的異質(zhì)性，表征其組合與分布特征[18]。通過Fragstats計(jì)算景觀格局指數(shù)：在斑塊層面選取3個(gè)指數(shù)分別研究藍(lán)綠空間斑塊面積、邊緣和形狀與斑塊內(nèi)部溫度的相關(guān)性，在類型層面選取1個(gè)指數(shù)研究景觀組分與單元地表溫度的相關(guān)性，以基于藍(lán)綠空間景觀格局層面分析熱環(huán)境改善效應(yīng)。

鑒于不同尺度的空間格局將逐步損失或改變景觀信息特征[19]，造成同一景觀分析結(jié)果存在差異，因此選擇適宜的空間尺度十分重要。為減小景觀單元大小對(duì)于景觀格局與熱環(huán)境分析的差異影響，采用移動(dòng)窗口法（Movingwindow Analysis）從多尺度針對(duì)熱環(huán)境與藍(lán)綠空間展開聯(lián)系研究，通過GIS漁網(wǎng)工具對(duì)地表溫度進(jìn)行窗口劃分，并重采樣窗口地表溫度平均值以表征樣本熱環(huán)境。由于本文采用的遙感影像像元格大小為30m×30m，若以較小的景觀單元作為移動(dòng)窗口則會(huì)導(dǎo)致大量的計(jì)算，且窗口下方的景觀分類將趨向單一化[20-22]，研究結(jié)果參考意義較小。另外，為保證每個(gè)溫度像元格都獨(dú)立包括于移動(dòng)窗口內(nèi)，減少不必要的交叉像元格計(jì)算，選取的移動(dòng)窗口大小最好為像元格大小的整數(shù)倍。綜上，并參考徐雙[23]、鄒婧[24]、沈中健[1，25]等開展景觀格局分析時(shí)采用的單元尺度，最終確定移動(dòng)窗口的尺度共5種：300m×300m、600m×600m、900m×900m、1200m×1200m、1500m×1500m。

3 結(jié)果與分析

3.1 熱環(huán)境與藍(lán)綠空間的時(shí)空演變對(duì)比

在總體格局層面，通過對(duì)比2004～2017年的地表溫度相關(guān)數(shù)據(jù)（表3）與各類型用地斑塊面積變化情況（圖2），發(fā)現(xiàn)綠色空間斑塊面積與地表平均溫度呈負(fù)相關(guān)。在2004～2011年間有大量非藍(lán)綠空間轉(zhuǎn)換為綠色空間，這與2006年發(fā)布實(shí)施的天津城市總體規(guī)劃存在關(guān)聯(lián)。隨著人工建設(shè)綠地的增加，中心城區(qū)綠地系統(tǒng)逐步走向完善，綠色空間斑塊面積出現(xiàn)了明顯增長(zhǎng)，尤其是在河?xùn)|區(qū)及河西區(qū)南部。同時(shí)，這兩個(gè)片區(qū)的高溫范圍區(qū)域均有所減少?？傮w而言，2011年城市地表平均溫度相較2004年略有下降。而在2011年至2017年間，天津市內(nèi)六區(qū)的藍(lán)綠空間斑塊面積均在減少，城市地表平均溫度大幅上升。

圖2 2004～2017年各類型用地斑塊面積比較

表3 天津市內(nèi)六區(qū)地表溫度反演結(jié)果數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

根據(jù)溫度差異分區(qū)與土地利用分類解譯結(jié)果，逐年針對(duì)天津市內(nèi)六區(qū)熱環(huán)境與藍(lán)綠空間展開時(shí)空演變對(duì)比分析，并基于城市交通樞紐天津西站與天津站分別作南北向、東西向的熱環(huán)境剖面分析。該剖面分析從北部高溫范圍區(qū)域橫跨至南部低溫范圍區(qū)域，穿過城市核心的人口密集區(qū)，具有典型研究意義。在2004年（圖3），高溫范圍區(qū)域主要集中在紅橋區(qū)與河北區(qū)的交接處，其次是南開區(qū)北部片區(qū)，和平區(qū)與河北區(qū)、河?xùn)|區(qū)交接的海河兩岸（津?yàn)硰V場(chǎng)、天津站）、河西區(qū)東部。低溫范圍區(qū)域主要集中在河流（海河、北運(yùn)河等）、湖泊（天塔湖等）此類藍(lán)色空間，以及同時(shí)包含藍(lán)綠空間的大型公園（水上公園、北寧公園等），其中城市西南片區(qū)形成的極低溫區(qū)尤為突出，另外低溫范圍區(qū)域還存在于植被覆蓋度高的高校，如南開區(qū)八里臺(tái)區(qū)域。從熱環(huán)境剖面分析來看，不同類型的土地利用是導(dǎo)致峰谷交錯(cuò)的重要原因，藍(lán)色空間是明顯的低溫谷區(qū)域（圖4、5）。綜上，分析發(fā)現(xiàn)絕大部分城市低溫范圍區(qū)域都集中于藍(lán)綠空間。

圖3 2004年天津市內(nèi)六區(qū)藍(lán)綠空間與熱環(huán)境格局對(duì)比

圖4 2004年熱環(huán)境南北剖面變化

圖5 2004年熱環(huán)境東西剖面變化

在2011年（圖6），高溫范圍區(qū)域跨越子牙河、南運(yùn)河及海河的河流限制開始向外拓展。同時(shí)，在熱環(huán)境東西剖面變化圖上可發(fā)現(xiàn)河?xùn)|區(qū)整體地表溫度顯著上升，新增多個(gè)高溫峰，局部地表溫度的差異逐漸增大。低溫范圍區(qū)域仍集中于藍(lán)綠空間，但是相較2004年在總體空間格局上有所減少，尤其是南開區(qū)南部隨著奧林匹克公園的開發(fā)已被分割成破碎狀的熱環(huán)境斑塊格局。另外，較為直觀的變化為熱環(huán)境剖面分析圖上逐步縮小的南北溫差，以及南部新增的高溫峰區(qū)域（圖7、8），這進(jìn)一步揭示了城市建設(shè)用地對(duì)于熱環(huán)境的正相關(guān)影響，以及藍(lán)色空間對(duì)于熱環(huán)境的改善影響。

圖6 2011年天津市內(nèi)六區(qū)藍(lán)綠空間與熱環(huán)境格局對(duì)比

圖7 2011年熱環(huán)境南北剖面變化

圖8 2011年熱環(huán)境東西剖面變化

圖11 2017年熱環(huán)境東西剖面變化

在2017年（圖9），高溫范圍區(qū)域由西向東跨越海河大面積拓展，尤其是河?xùn)|區(qū)及河北區(qū)相較往年呈現(xiàn)出更顯著的熱環(huán)境斑塊集聚效應(yīng)。南北剖面的地表溫度呈現(xiàn)整體上升態(tài)勢(shì)，南開區(qū)南部的低溫谷已大幅高于2004、2011年（圖10、11）。此外，低溫范圍區(qū)域在原有空間格局的基礎(chǔ)上，新增大量線狀區(qū)域，如河北區(qū)北側(cè)鐵路干線、河西區(qū)城防河兩側(cè)，揭示了帶狀防護(hù)綠地、濱水綠地此類線狀綠色空間的顯著降溫作用。

圖9 2017年天津市內(nèi)六區(qū)藍(lán)綠空間與熱環(huán)境格局對(duì)比

圖10 2017年熱環(huán)境南北剖面變化

從2004～2017年天津市內(nèi)六區(qū)熱環(huán)境與藍(lán)綠空間的時(shí)空演變特征來看，高溫范圍區(qū)域受城市化進(jìn)程的影響，隨著城市建設(shè)發(fā)展方向不斷拓展，早期熱環(huán)境斑塊相對(duì)零散分布，后期則跨越河流限制大范圍集聚，城市建設(shè)用地的開發(fā)對(duì)于熱環(huán)境具有增強(qiáng)影響；低溫范圍區(qū)域明顯持續(xù)集中在藍(lán)綠空間。這揭示了城市熱環(huán)境與藍(lán)綠空間在空間布局層面的聯(lián)系，表征了藍(lán)綠空間對(duì)于熱環(huán)境的顯著改善作用，尤其是藍(lán)色空間所形成的冷島對(duì)于城市內(nèi)外的熱量交換發(fā)揮了重要的促進(jìn)作用。

3.2 熱環(huán)境與藍(lán)綠空間景觀格局的相關(guān)性

以2017年數(shù)據(jù)為例，開展藍(lán)綠空間斑塊與熱環(huán)境的深入分析。2017年天津市內(nèi)六區(qū)地表溫度平均值為41.13℃，藍(lán)色空間斑塊為38.7℃（標(biāo)準(zhǔn)差為2.63），綠地空間斑塊為40.9℃（標(biāo)準(zhǔn)差為2.19），均低于總體平均溫度。統(tǒng)計(jì)藍(lán)綠空間斑塊的溫度分區(qū)情況（表4），發(fā)現(xiàn)在藍(lán)色空間斑塊中，低溫范圍區(qū)域斑塊占比已超過半數(shù)；在綠色空間斑塊中，中溫區(qū)斑塊占比已超過半數(shù)，這進(jìn)一步揭示了藍(lán)色空間更為突出的冷島效應(yīng)。

表4 藍(lán)綠空間斑塊溫度差異分區(qū)統(tǒng)計(jì)

選取藍(lán)綠空間斑塊的面積、周長(zhǎng)、周長(zhǎng)面積比指數(shù)，與內(nèi)部最低溫度進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如表5。相關(guān)性分析表明藍(lán)綠空間斑塊內(nèi)部最低溫度與其周長(zhǎng)面積比特征呈顯著正相關(guān)，與周長(zhǎng)特征呈顯著負(fù)相關(guān)，與面積特征相關(guān)性較低，其中與周長(zhǎng)面積比的相關(guān)性略高于周長(zhǎng)。這說明藍(lán)綠空間內(nèi)部最低溫度對(duì)于斑塊周長(zhǎng)、周長(zhǎng)面積比變化較為敏感，一個(gè)形狀豐富、邊緣復(fù)雜的藍(lán)綠空間斑塊降溫效果要強(qiáng)于一個(gè)形狀簡(jiǎn)單、邊緣規(guī)整的藍(lán)綠空間斑塊，通過優(yōu)化藍(lán)綠空間斑塊的周長(zhǎng)、周長(zhǎng)面積比指數(shù)有利于顯著提高熱環(huán)境改善能力。

表5 藍(lán)綠空間斑塊溫度與景觀格局指數(shù)的相關(guān)性

3.3 熱環(huán)境與藍(lán)綠空間的多尺度聯(lián)系

采用移動(dòng)窗口法針對(duì)2017年溫度差異分區(qū)結(jié)果進(jìn)行窗口劃分，得到的樣本數(shù)量依次為1844、421、177、90、54個(gè)。熱環(huán)境空間格局與藍(lán)綠空間格局的疊加結(jié)果如圖12，表征不同尺度下熱環(huán)境與藍(lán)綠空間的格局關(guān)系。選取藍(lán)綠空間在樣本中的斑塊所占景觀面積比指數(shù)，與樣本重采樣溫度展開相關(guān)性分析，結(jié)果表明地表溫度與藍(lán)綠空間在景觀組分上存在顯著負(fù)相關(guān)（表6）。隨著空間尺度的增大，藍(lán)色空間斑塊所占景觀面積百分比與地表溫度的相關(guān)性逐漸增強(qiáng)，在1500m×1500m樣本中達(dá)到最高；綠色空間斑塊所占景觀面積百分比與地表溫度的相關(guān)性逐漸減弱，在300m×300m樣本中為最高。分別選取相關(guān)性最強(qiáng)的藍(lán)綠空間數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，回歸模型均通過顯著水平檢驗(yàn)，其中1500m×1500m樣本與藍(lán)色空間的回歸系數(shù)為-0.211，300m×300m樣本與綠色空間的回歸系數(shù)為-0.051。對(duì)比回歸系數(shù)可知藍(lán)色空間改善熱環(huán)境效率相較綠色空間更佳，調(diào)整1500m×1500m尺度下的藍(lán)色空間面積比例更能高效應(yīng)對(duì)熱環(huán)境挑戰(zhàn)。

圖12 多尺度樣本熱環(huán)境格局與藍(lán)綠空間格局的疊加對(duì)比

表6 樣本溫度與景觀格局指數(shù)的相關(guān)性

4 熱環(huán)境改善建議

基于藍(lán)綠空間改善城市熱環(huán)境的相關(guān)規(guī)律，結(jié)合天津市內(nèi)六區(qū)熱環(huán)境及藍(lán)綠空間現(xiàn)狀，建議從以下3個(gè)方面入手優(yōu)化藍(lán)綠空間格局，提升熱環(huán)境改善效應(yīng)。

4.1 優(yōu)化最佳尺度下的藍(lán)綠空間景觀格局

通過研究城市熱環(huán)境與藍(lán)綠空間景觀格局，發(fā)現(xiàn)提升藍(lán)色空間在1500m×1500m空間尺度中的景觀面積百分比的降溫效果最為顯著，綠色空間則在300m×300m最為顯著，且藍(lán)色空間熱環(huán)境改善效率高于綠色空間。同時(shí)，增加藍(lán)綠空間斑塊周長(zhǎng)、降低周長(zhǎng)面積比指數(shù)都能有效改善熱環(huán)境。因此，建議結(jié)合藍(lán)綠空間各自最佳的空間尺度，針對(duì)性地優(yōu)化景觀格局指數(shù)，并在條件允許的情況下優(yōu)先調(diào)整藍(lán)色空間景觀組分，實(shí)現(xiàn)熱環(huán)境改善效率的最佳化。具體實(shí)施策略可為增加口袋公園、活水公園、街頭綠地等藍(lán)綠空間，同時(shí)在城市設(shè)計(jì)層面優(yōu)化藍(lán)綠空間斑塊的邊緣形狀。

4.2 重點(diǎn)增加北部高溫范圍區(qū)域內(nèi)藍(lán)色空間

通過時(shí)空演變對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)藍(lán)色空間相較于綠色空間改善熱環(huán)境的效果更為顯著。目前天津市內(nèi)六區(qū)范圍內(nèi)的藍(lán)色空間分布極為不均，大部分面狀水域成片集中于南開區(qū)南部，而其它區(qū)域則呈現(xiàn)面狀水域緊缺的困境。建議重點(diǎn)針對(duì)北部高溫范圍區(qū)域增加藍(lán)色空間斑塊，尤其是河北區(qū)與河?xùn)|區(qū)。可通過擴(kuò)增河?xùn)|區(qū)月牙灣公園、二宮公園以及河北區(qū)寧園等城市公園中的水面面積、在中山門公園引水增湖、在河?xùn)|區(qū)與河北區(qū)交界的高溫范圍區(qū)域添加藍(lán)色空間等手段，優(yōu)先緩解河北區(qū)與河?xùn)|區(qū)更為突出的熱環(huán)境問題。

4.3 擴(kuò)寬改造已有河道與推進(jìn)綠道建設(shè)

流經(jīng)紅橋區(qū)的北運(yùn)河、子牙河，河北區(qū)的新開河，以及匯流于六區(qū)交接處的海河，這4者共同構(gòu)成了天津市內(nèi)六區(qū)面向熱環(huán)境改善的關(guān)鍵性河流骨架，發(fā)揮了極為顯著的降溫意義。而南運(yùn)河、津河、衛(wèi)津河、城防河以及月牙河的平均河寬僅25m左右，最窄甚至不足20m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于海河面寬，降溫效應(yīng)大幅降低。本文提出在重點(diǎn)保護(hù)所有河流的基礎(chǔ)上，對(duì)南運(yùn)河、津河、衛(wèi)津河、城防河及月牙河進(jìn)行局部擴(kuò)寬與串聯(lián)疏通改造，同時(shí)構(gòu)建濱河綠道，充分強(qiáng)化并發(fā)揮線狀藍(lán)綠空間的降溫優(yōu)勢(shì)。

綜合以上優(yōu)化手段，提出如圖13所示的天津市內(nèi)六區(qū)藍(lán)綠空間規(guī)劃建議，通過優(yōu)化藍(lán)綠空間景觀格局、增加北部高溫范圍區(qū)域內(nèi)藍(lán)色空間、擴(kuò)寬改造河道與構(gòu)建濱河綠道等策略以有效應(yīng)對(duì)熱環(huán)境問題，提升城市的生態(tài)性與宜居性。

圖13 天津市內(nèi)六區(qū)藍(lán)綠空間規(guī)劃建議

結(jié)論與展望

通過對(duì)比分析天津市內(nèi)六區(qū)在2004、2011、2017年間熱環(huán)境與藍(lán)綠空間的時(shí)空演變聯(lián)系特征，得到以下結(jié)論：（1）藍(lán)綠空間面向城市熱環(huán)境具有顯著改善作用，在景觀格局層面，地表溫度與藍(lán)綠空間斑塊周長(zhǎng)指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，與周長(zhǎng)面積比指數(shù)呈顯著正相關(guān)；（2）在多尺度的空間格局分析中，發(fā)現(xiàn)地表溫度與藍(lán)色空間斑塊所占景觀面積比在1500m×1500m樣本中相關(guān)程度最高，與綠色空間則在300m×300m樣本中最高，且藍(lán)色空間熱環(huán)境改善效率更佳；（3）提出基于藍(lán)綠空間景觀格局優(yōu)化的熱環(huán)境改善建議。

分利用藍(lán)綠空間的降溫影響作用以改善城市熱環(huán)境是近年來的研究熱點(diǎn)，本文對(duì)熱環(huán)境與藍(lán)綠空間在景觀格局層面的聯(lián)系特征展開了分析，研究結(jié)論可為應(yīng)對(duì)氣候挑戰(zhàn)、推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)提供建議。目前取得的相關(guān)結(jié)論在空間尺度上仍具有一定的局限性，未來將繼續(xù)探討精細(xì)化尺度下的熱環(huán)境與藍(lán)綠空間景觀格局規(guī)律，以精準(zhǔn)高效地發(fā)揮藍(lán)綠空間的生態(tài)降溫效用。

圖、表來源

文中圖、表均由作者繪制。