韶关学院土地景观变化及其冷岛效应初探

张妤琳

摘要：城市的快速发展易形成城市热岛效应，对冷岛效应进行研究有利于制定规划、提高人居环境等。本文以韶关市浈江区韶关学院2005年和2016年的遥感影像图为依据，研究韶关学院的土地景观现状，并采用遥感单窗算法反演地表温度，据此研究韶关学院土地景观变化及其冷岛效应。研究表明：韶关学院土地景观类型主要以建设用地和植被为主，其植被和水体有一定的冷岛效应。

关键词：土地景观；冷岛效应；热岛效应；韶关学院

【作者简介】张妤琳（1989—）女，江西赣州人，韶关学院，讲师。研究方向：土地资源遥感监测

1 引言

城市内各类建筑高楼拔地而起，各项基础设施日趋完善，但建筑密集地区同时也是热量聚集地区，即易形成城市热岛效应^[1]。对冷岛效应进行研究有利于制定更加科学合理的国土空间规划和生态环境保护规划等^[2]。当前针对冷岛效应的研究，大多集中在绿洲和公园这两方面^[3],而有关校园冷岛效应的研究相对来说不多，对韶关学院大塘本校区进行土地景观变化及其冷岛效应进行的研究相对较少^[4]。本文利用RS和GIS技术，以韶关学院为研究区域，分析土地景观变化与城市冷岛效应之间的关系。

2 研究数据与研究方法

2.1 数据来源

本文采用了Landsat5 TM图像时相为2005-07-18和Landsat8 TIRS图像时相为2016-08-01的遥感影像数据，得到2005年和2016年的遥感影像图。

图1 2005年韶关学院谷歌图像 图22 2016年韶关学院谷歌图像

2.2 数据预处理及研究方法

2.2.1 土地景观类型分类

本文采用了监督分类法，将影像土地景观类型分为建设用地、水体、植被以及未利用地4类，得到2005年和2016年的土地景观图。

图3 2005年韶关学院土地景观现状图 图4 2016年韶关学院土地景观现状图

2.2.2 地表温度反演

本文借助遥感影像处理平台（ENVI5.1），基于Landsat5 TM遥感影像的第6波段的热红外数据进行地表温度的反演，而Landsat 8遥感影像则是基于其Thermal Infrared1（10.9）的热红外数据进行温度反演^[5-6]，得到2005年和2016年的地表温度反演图。

图5 2005年韶关学院地表温度反演图 图6 2016年韶关学院地表温度反演图

3 结果分析

3.1 土地景观分析

韶关学院两年期土地景观类型均以以建设用地和植被为主。通过对比发现各类用地面积都发生了变化。其中水体面积变化最小，主要原因应是由于成像月份不同，北区的青年湖和西区的西湖部分干涸；其次是建设用地，面积从467100 m²增加到493600 m²；植被变化幅度较大，面积从267300 m²增加到426200 m²，植被和建设用地的增加主要来自于未利用地；未利用地的面积变化最大，从24.05%减少为8.07%，减少了171000 m²。

从上文图可看出，大部分未利用地转化为建设用地和植被，这部分未利用地主要集中在西区，共新增了1栋教学楼——科技楼和3栋学生宿舍楼——秋枫苑、海棠苑和丁香苑，以及足球场和篮球场。转化为植被的部分主要用于种植园林植物和铺设草坪，美化校园环境。

表1 韶关学院土地景观类型统计表(单位：m²)

	建设用地	植被	水体	未利用地	总计
2005年	467100	267300	78300	257400	1070100
比率（%）	43.65	24.98	7.32	24.05	100
2016年	493600	426200	63900	86400	1070100
比率（%）	46.13	39.83	5.97	8.07	100
变化面积	26500	158900	-14400	-171000	0
变化率（%）	2.48	14.85	-1.35	-15.98	0

3.2 热场空间分布与土地景观类型的冷岛效应

3.2.1 2005年热场空间分布与土地景观类型的冷岛效应

依据韶关学院2005年的热场空间分布图，对其温度进行统计发现最高地表温度为34.91℃，最低为23.32℃，平均温度是29.79℃。根据天气网http://lishi.tianqi.com/） 查询2005年7月18日韶关浈江区最低气温26℃，最高气温33℃，反演结果大部分在这个区间内，反演结果有一定的参考价值。植被平均温度为28.75℃，水体平均温度为27.20℃，分别低于全校平均温度1.04℃、2.59℃，而建设用地平均温度为30.41℃，未利用地平均温度为30.66℃，分别高于全校平均温度0.62℃,0.87℃，表明植被和水体具有一定的降温作用，且水体的降温效果比植被的明显；建设用地和未利用地具有一定的升温作用，且未利用地的升温作用比建设用地的大。

表2 2005年韶关学院地表温度统计表

用地类型	最低温度/℃	最高温度/℃	平均温度/℃	与平均温度之差/℃
植被	23.32	32.51	28.75	-1.04
建设用地	25.05	34.90	30.41	0.62
水体	25.04	29.25	27.20	-2.59
未利用地	25.03	34.91	30.66	0.87
全部用地	23.32	34.91	29.79	0

3.2.2 2016年热场空间分布与土地景观类型的冷岛效应

依据研究区2016年的热场空间分布图，高地表温度为41.59℃，最低为29.96℃，平均温度是34.59℃。根据天气网查询2016年8月1日韶关市浈江区最低气温25℃，最高气温35℃，反演结果同样具有一定的参考价值。植被平均温度为34.29℃，水体平均温度为32.19℃，分别低于全校平均温度0.3℃,2.4℃，而建设用地平均温度为34.99℃，未利用地平均温度为35.9℃，分别高于全校平均温度0.4℃,1.31℃。

表3 2016年韶关学院地表温度统计表

用地类型	最低温度/℃	最高温度/℃	平均温度/℃	与平均温度之差/℃
植被	29.96	40.12	34.29	-0.3
建设用地	29.96	41.59	34.99	0.4
水体	30.32	36.11	32.19	-2.4
未利用地	31.50	39.87	35.90	1.31
全部用地	29.96	41.59	34.59	0

从2005年至2016年这11年间，最高温度，最低温度、平均温度都有所上升，平均温度提高了4.8℃，增加幅度较大。从全球角度分析，其原因之一是全球气候变暖；从校内地类变化角度分析，其原因是建设用地的增加和水体面积的减少，在2005年至2016年间，水体面积减少了14400 m²，植被面积增加158900 m²，但水体的平均温度与全校平均温度之差变化不大，仅从-2.59℃变化到-2.4℃，即降温作用变化不大，而尽管植被面积已有所增加，但其平均温度与全校平均温度之差变化较大，从-1.04℃变化到-0.3℃，即降温作用变弱，可以表明水体的降温作用高于植被的降温作用，所以导致总体呈现升温的趋势。

4 研究结论和展望

4.1 研究结论

本文采用RS和GIS技术，对2005年和2016年韶关学院的土地景观变化及其特征和温度空间分布特征进行分析，结果发现：（1）韶关学院土地景观类型主要以建设用地和植被为主。（2）数据显示2005年和2016年土地景观结构发生变化，建设用地和植被面积增加，未利用地和水域面积减少。（3）植被和水体能产生一定的冷岛效应，两者的共同作用更加明显。（4）建设用地和未利用地具有一定的升温作用，即会加剧城市热岛效应。

4.2 研究展望

本文只有一个研究区域，且未对2005年和2016年的温度反演结果和同步温度的测量数据进行验证，结果有一定局限性。

参考文献

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[2]朱纯,熊咏梅. 广州部分公园的冷岛效应及影响因子的初步研究[J]. 广东园林,2012,34(03):28-32. [2017-08-10].

[3]孔繁花,尹海伟,刘金勇,闫伟姣,孙常峰. 城市绿地冷岛效应研究进展与展望[J]. 自然资源学报,2013,28(01):171-181.

[4]李永花.韶关学院校园旅游开发的优势及机遇分析[J].韶关学院学报,2007(02):150-152.

[5]涂梨平,周斌.利用Landsat/TM热红外数据进行陆面温度反演的比较[J].科技通报,2007(03):326-331.

[6]朱文娟,潘剑君,宋刚贤.基于空间建模的南京地区ETM+遥感影像地表温度反演研究[J].遥感信息,2008(04):50-55.

【基金项目】广东省教育厅自然科学研究青年创新人才项目“浈江河韶关市区段的“冷岛效应”和土地景观关联分析”(2016KQNCX154) 资助