基于MSPA的城市绿色景观连通性及其与地表温度的关系研究——以上海地区为例

摘要

城市是人类居住的主要区域，随着城市化进程的加快，诸多问题开始浮现。具有缓解城市热岛效应、固碳释氧、减少城市大气污染、保护城市生物多样性等功能的绿色景观越来越受到社会的关注，而绿色景观连通性是区域土地可持续利用和生物保护领域的主要指标，是人类强烈干扰区域中的物种丰富度和迁徙过程的物质基础。
　　本文将引入基于数学形态学的空间格局分析(简称MSPA)的方法，研究上海地区绿色景观连通性时空演变规律及其影响。本文主要从以下4个方面进行:
　　(1)植被覆盖研究。通过对上海全市三个时期植被覆盖时序变化的研究，结果表明:1995-2015年四种用地类型所占比重排序均为植被＞建设用地＞水域＞未利用地;1995-2005年植被消失的面积要大于2000-2015年植被消失的面积;植被消失在空间分布呈现:1995-2005年植被消失的区域主要集中于中心城区周围几个区域，如北部的宝山区、嘉定区;南部的闵行区;东部的原浦东新区;青浦区、松江区的东北部等;2005-2015年，植被消失的区域相对分散，总体上有向上海外部圈层扩张的趋势。
　　(2)绿色景观连通性。首先将用地分类图进行二值图，再使用形态学空间格局分析方法进行绿色景观结构分类运算，划分出7种具有不同连通性功能的绿色景观结构类型。结果表明:1995-2015年核心区、孔隙区域为逐年下降，斑块区、环道区、桥接区、支线区域逐年增加，这表征着上海绿色景观连通性总体上呈现下降趋势;绿色景观连通性的下降有一定的滞后性，通常发生在绿色景观破碎化以后;另外斑块区、支线区这两种类型的绿色景观及其脆弱，是受到人类干扰后最先受影响的区域。
　　(3)城市地表温度研究。利用Landsat TM数据，运用单窗算法来反演地表温度，对上海三个时期的遥感影像图进行地表温度信息的提取。结果表明:1995-2005年地表相对温度差值高值区（升温区域）散布的面积较大且有相对集中的区域，主要分布在中心城区周围;2005-2015年地表相对温度差值高值区分布相对零散，没有集中成片的区域，其次分布的位置也不再是中心城区周围，而是演变至上海市的外围区域。上海市城市化发展的阶段性变化以及其由内圈向外圈辐射状的发展趋势。
　　(4)将绿色景观连通性与地表温度两者结果进行相关性分析，结果表明:核心、斑块的|R|值均大于0.8，分别为-0.879、0.849，与区域平均相对热之间存在较强的相关性;孔隙、边缘、环道的|R|值在0.5-0.8之间，分别为0.620、0.586、0.692，这表明了孔隙、边缘、环道这三个类型与区域平均相对温度之间相关性为中度相关等级。

目录

摘要

图表目录

1．1 研究背景

1．2 研究目的与意义

1．3 国内外研究进展

1．3．1 景观连通性研究进展

1．3．2 形态学格局分析(MSPA)研究综述

1．3．3 城市热环境研究综述

1．4 研究目标、内容及技术路线

1．4．1 研究目标

1．4．2 研究内容

1．4．3 技术路线图

2．1．1 历史沿革

2．1．2 自然环境

2．1．1 经济发展

2．2 数据的来源与处理

2．2．1 数据来源

2．2．1 数据预处理

2．2 研究方法

2．2．1 文献分析法

2．2．1 形态学格局分析法

2．2．1 地理信息系统分析方法

第3章 植被覆盖及其连通性时空变化研究

3．1 植被覆盖信息提取

3．1．1 用地分类

3．1．2 植被覆盖度提取

3．2 植被覆盖时空变化分析

3．2．1 土地利用变化分析

3．2．4 植被覆盖度变化分析

3．3 绿色景观连通性信息提取

3．3．1 方法介绍

3．3．2 参数选择

3．3．3 计算步骤

3．4 绿色景观连通性时空变化

3．4．1 上海全域特征分析

3．4．2 典型区域特征分析

3．5 小结

第4章 地表温度时空变化研究

4．1 地表温度信息提取

4．1．1 亮温温度

4．1．2 地表比辐射率

4．1．3 大气参数估算

4．1．4 反演地表温度

4．1．5 精度验证

4．2 地表温度时空变化

4．2．1 地表温度等级划分

4．2．1 地表温度空间分布特征

4．2．2 地表温度时空变化分析

4．3 小结

第5章 绿色景观连通性与地表温度相关性分析

5．1 描述性统计分析

5．2 双变量相关分析

5．3 小结

6．1 结论

6．1．1 植被覆盖及其连通性

6．1．2 地表温度

6．1．3 绿色景观连通性与地表温度相关性

6．2 创新点

6．3 后续研究展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

声明