Study on the Spatio-Temporal Changes of Blue-Green Space and Its Relationship with Urban Heat Island in Qiqihar City
With the rapid progress of urbanization, the rapid expansion of urban space has led to changes in the nature of the underlying surface, which in turn has caused the Urban Heat Island (UHI) effect to gradually become one of the main factors threatening the urban ecological environment and human health. This study takes Qiqihar as the research object and analyzes its blue-green space and heat island effect. The results are as follows: 1) The land use types in Qiqihar are mainly green space, followed by impervious surface space, while the blue space area is relatively small; 2) From 2012 to 2021, the high-value areas of surface temperature in Qiqihar underwent a process of diffusion, aggregation, and enhancement, showing an overall increasing trend; 3) The results of the geographical detector indicate that both NDVI and MNDWI, as well as their interaction, can significantly affect the surface temperature in Qiqihar.
Blue-Green Space
在经济快速发展的背景下,中国的城市化进程逐步加快,城市逐渐成为人们生产生活的主要地区,城市热岛效应也随之而来
蓝绿空间包括河流、湖泊、水库等水体和公园、花园、草地和森林等绿地,具有显著调节城市微气候的重要生态功能。城市蓝绿景观系统可以减缓热岛效应,是碳减间接作用的重要途径
齐齐哈尔高程图见
本文所需数据由GIS平台进行处理,所用数据来源简要说明见
本文以齐齐哈尔市为研究对象,基于环境学、景观生态学及可持续发展等理论,依托于ArcGIS、ENVI
数据类型 |
数据来源 |
DEM (90 m) |
地理空间数据云 |
MODISMYD021KM |
EarthExplore |
NDVI (1 km) |
美国国家航空航天局 |
土地利用数据(30 m) |
Zenodo |
LST (1 km) |
国家地球系统科学数据中心 |
等平台,利用MODIS地表温度产品数据、NDVI等数据,研究齐齐哈尔市蓝绿空间格局时空演化过程中的热岛效应变化,并针对齐齐哈尔市热岛效应提出相应的管理对策。
土地利用数据集采用武汉大学的杨杰和黄昕教授在GEE上制作了第一个源自Landsat的中国年度土地覆盖数据集(CLDC),其精度、数据整体质量良好。土地利用类型共9类,分别为农田、森林、灌木、草原、水域、冰雪、裸地、不透水面和湿地
由于水体在近、中红外波段极高的吸收率以及微波波段极低的发射率,所以利用红外波段对水体提取,具体公式如下
(1)
地理探测器是探测空间分异性、揭示其驱动因素的一组统计学方法,能够探测单一驱动因子以及两驱动因子的交互作用对因变量空间分异性的影响,并检验其统计显著性
1) 分异及因子探测:探测因变量Y的空间分异性以及探测某一因子X对因变量Y空间分异的解释程度,用q表示。公式为:
(2)
2) 交互作用探测:通过计算某两个不同因子X1和X2对因变量Y解释力q(X1)和q(X2)、交互作用时对Y的解释力q(X1∩X2),并比较q(X1∩X2)、q(X1)、q(X2)、min(q(X1)、q(X2))和max(q(X1), q(X2))的大小,探测X1和X2的交互作用对因变量Y空间分异的解释力是否减弱或者增强
判断依据 |
交互作用 |
q(X1∩X2) < min(q(X1), q(X2)) |
非线性减弱 |
min(q(X1), q(X2)) < q(X1∩X2) < max(q(X1), q(X2)) |
单因子非线性减弱 |
q(X1∩X2) > max(q(X1), q(X2)) |
双因子增强 |
q(X1∩X2) = q(X1) + q(X2) |
独立 |
q(X1∩X2) > q(X1) + q(X2) |
非线性增强 |
通过2012年、2015年、2018年2021年的土地利用数据,构建出齐齐哈尔市的蓝绿空间格局,结果见
年份 |
绿色空间 |
蓝色空间 |
不透水面空间 |
2012 |
93.75% |
1.56% |
4.68% |
2015 |
93.39% |
1.61% |
5.00% |
2018 |
93.19% |
1.55% |
5.26% |
2021 |
92.33% |
1.67% |
6.00% |
齐齐哈尔市2012年、2015年、2018年、2021年蓝绿空间格局图可见
2012~2021年齐齐哈尔地表温度可见
齐齐哈尔市因子探测结果见
但MNDWI、NDVI均对齐齐哈尔市地表温度具有一定的解释力,表明研究区内2012~2021年间齐齐哈尔蓝色空间、绿色空间均能在一定情况下对地表温度产生显著影响。且NDVI∩MNDWI均大于0.5,说明NDVI和MNDWI间相互作用对地表温度解释力较高,表明绿色空间和蓝色空间相互作用也能很好地影响齐齐哈尔的地表温度。
2012年 |
2015年 |
2018年 |
|
MNDWI |
0.50 |
0.47 |
0.43 |
NDVI |
0.42 |
0.46 |
0.46 |
NDVI∩MNDWI |
0.56 |
0.59 |
0.60 |
本研究以齐齐哈尔市为研究对象,深入探讨了蓝绿空间与城市热岛效应的关系。研究发现,随着城市化的快速推进,绿色空间略有减少,不透水面增加,导致地表温度整体上升,热岛效应显著。地理探测器结果分析显示,绿色空间和蓝色空间对地表温度有显著影响,且二者之间相互作用也能影响地表温度分异,凸显了城市生态的整体性和关联性。因此,合理规划蓝绿空间对缓解热岛效应至关重要。综上所述,本研究为城市规划提供了科学依据,指出通过优化蓝绿空间布局,可以有效缓解城市热岛效应,提升城市生态环境质量。