广州市城市扩张过程及热环境演变研究

论文摘要

广州市是广东省省会,位于珠三角的中心腹地。改革开放以来,广州市经济的持续高速发展和人口规模快速膨胀,快速的城市化过程导致土地覆被结构反映出明显的独特性,交通网络的分布格局也发生很大的变化。高速而无序的城市扩张过程会给生态环境带来了巨大压力,其中城市热环境的变化在一定程度上反映了生态环境变化的趋势。城市持续发展问题已经成为各界关注的热点问题,城市扩张过程导致的生态环境变化等问题是各部门在进行城市规划以及相关决策之前必须深入研究的内容。本文以广州市域为研究对象,利用1990年、1995年、2002年、2008年等4个时相的TM/ETM+遥感数据,结合社会经济统计数据和气象数据,对广州市1990年到2008年间的城市扩张、城市热环境变化进行遥感动态监测与综合分析。一方面,在广州市土地利用变化图谱的研究基础上,探讨广州市城市用地扩张的规律和特征,并以广州市地铁（典型出行交通方式）为例,分析了交通发展与城市用地演变的互动机制和耦合关系。另一方面,基于遥感理论与方法,借助TM/ETM+的热红外波段,以广州市全市域为研究对象,对研究时相内城市地表温度进行反演,基于城市热环境提取了广州市建成区,并将此结果与传统城市用地分类结果进行了比较,对比分析了城市用地对城市热环境变化的贡献率,进而总结二者的关系。通过这些研究过程的综合集成,分析广州市城市扩张,城市土地利用演变体系,监测广州市城市扩张所引起的环境变化。研究结果显示：（1）1990-2008年广州市城市扩张可简要概括为以下几个特点：①,广州市的早期的城市扩张呈现出以广州主城区（包括越秀区、海珠区、荔湾区、天河区、白云区、黄埔区）为“种子”向外呈“辐射式”扩张的分散发展格局,并且在各个小区域内也呈现出“辐射式”扩展的格局。②,2000年后,即研究后期的广州市城市扩展符合广州城市规划“东进、西联、南拓、北优”的特点。③,城市用地沿交通干线扩张的趋势十分显著,城市沿着效益高的交通轴线的方向扩展,呈现“走廊式”轴向发展。这一发展规律体现了经济开发沿着阻力最小的方向延伸的基本规律,交通线周边往往是易开发的地区,那些交通条件优越、可达性高的区域,发展成为城市用地的概率就越高。（2）从城市热环境反演方面看,变化趋势是：①,热岛面积逐年增多,热岛形态从零星热岛到线状热岛和片状热岛演化。②,从温度等级图可以看到各区的中心热岛也有所加强。③,通过研究发现广州的热岛效应与其他城市的一个典型区别就是：广州的热岛呈现沿着地铁和市中心的“多点式+线性”形态分布。（3）城市扩张与热环境关系：城市用地的热贡献率最大。绿地和温度存在负相关关系。较大面积的水体对城市下垫面温度具有保温作用。因此,在改善广州市热环境的时候,可以从根源入手,保护湿地、林地,合理规划城镇。总之,随着城市化过程中,城市人口增多,城市用地需求增大,出行交通需求增大,城市用地进一步扩张,从而形成更进一步的城市化过程。合理控制各变量之间的发展程度是实现城市可持续发展的关键。城市热环境只是城市生态环境的一个指标,如何进行更系统的全面的研究城市扩张与生态环境各因子之间的关系,构建良好的可持续发展的生态城市是城市规划的目标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• Contents
• 第一章 绪论
• 1.1 选题依据
• 1.2 国内外研究综述
• 1.2.1 城市土地变化研究综述
• 1.2.2 城市扩张研究综述
• 1.2.3 城市热岛效应研究现状
• 1.3 研究方法
• 1.4 研究内容及框架
• 1.5 拟解决问题
• 第二章 研究区概况及数据来源
• 2.1 研究区概况
• 2.1.1 研究区范围
• 2.1.2 自然环境条件
• 2.1.3 社会经济条件
• 2.1.4 交通网络
• 2.2 数据来源
• 第三章 广州市城市扩张遥感动态监测
• 3.1 数据处理
• 3.1.1 数据预处理
• 3.1.2 遥感影像分类
• 3.1.3 分类精度检验
• 3.2 广州市土地覆被变化图谱分析
• 3.2.1 土地利用数量变化
• 3.2.2 地学信息图谱
• 3.2.3 广州市土地利用变化图谱分析
• 3.2.4 1990-2008年广州城市用地扩张分析
• 3.3 城市扩张与轨道交通发展的互动关系
• 3.3.1 广州市轨道交通概况
• 3.3.2 轨道交通线路与城市扩张的空间关系
• 3.4 小结
• 第四章 广州市地表热环境遥感监测
• 4.1 研究内容
• 4.2 城市地表温度反演方法
• 4.2.1 辐射校正
• 4.2.2 计算NDVI
• 4.2.3 热场亮温计算
• 4.2.4 比辐射率的确定
• 4.2.5 地表真实温度反演
• 4.3 广州市城市空间热环境时空演变规律
• 4.3.1 陆地表面温度标准化分级
• 4.3.2 不同地类的温度分析
• 4.4 基于热贡献率的耦合关系研究
• 4.5 小结
• 第六章 讨论和结论
• 6.1 结论
• 6.2 本文创新
• 6.3 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表论文
• 攻读硕士学位期间参与项目
• 致谢