好书推荐 | 城市热岛效应与城市化进程的关系分析

从自然、人为角度的多种因素分别证实了城区平均温度与城市化进程之间的定量关系，西安市城市热岛效应与城市化进程有相关关系。

近年来，我国城镇化水平超过50%，城市化进程加快使我们面临人口膨胀、管理复杂、交通拥堵、能源短缺、环境恶化等诸多问题。 其中，城市热岛效应作为城市环境问题之一，它所带来的负面影响也不容忽视。 城市热岛效应是一个非常复杂的系统，它的形成与多种影响因素相关，各个影响因素之间也相互关联，有自然因素也有人为因素。 因此，准确理解和深入研究一个地区的城市热岛效应的影响机理，以及城市化进程与城市热岛效应的关系，有助于寻找客观规律，对城市合理布局，缓解城市热岛效应，促进生态和谐，城市可持续发展有着积极意义。

表1 城市化发展水平评价指标体系

已有研究表明，建设用地与城市热岛效应之间存在正相关关系，水体、绿地与城市热岛效应之间存在负相关关系(唐曦等，2008；赖震刚，2010)，但大多数研究仅建立了城市热岛效应的一个影响因素与地表温度的线性相关关系的简单分析，缺乏对多因素进行综合研究分析，并且无法得知多因素对城市热岛效应的影响程度和排序问题，以及城市化进程与城市热岛效应的确切关系。 总体来说较为局限，不够全面，这就形成了城市热岛效应研究领域的分析成果多单一、少综合、多定性、少定量的局面，影响了成果在城市生态系统和城市规划中的应用。

本章（文）基于前人的研究成果与结论，确定影响城市热岛效应的主要因素，其中有自然因素，也有社会因素。基于1995 ~2013 年西安市统计年鉴数据，进行各影响因子的提取、各影响因子与城市热岛效应的关联度计算，以及影响程度排序，这不同于大多数研究，仅仅拟合简单的线性回归方程来评判单个因子与城市温度的关系，是多因素综合考虑的定量研究，并从自然、社会角度阐述了城市热岛效应与城市化进程的关系。 

▲ 多期西安市城市热岛效应分级图

在研究时段内，西安市城市化进程不断加快，并且随着城市化发展，城市热岛效应也呈现出新的特点，为探讨西安市城市化进程与城市热岛效应之间的关系，本章从社会发展的角度进行了定量研究。

01

从社会发展角度，本章利用西安市18 年间的部分年份统计资料(西安市统计局，1995 ~2013)，分别从自然、人口、经济、规划、生活方式、城市化扩张等角度出发选取西安市降水量、平均风速、废气排放量、建成区面积、人口、能源消耗人工煤气、能源消耗液化石油气、运输量、绿化面积、GDP、工业总值共11 项自然与人文指标，研究了西安市18 年间的城市化进程对热岛效应的贡献率大小。 

结果表明，降水量>平均风速>废气排放量>建成区面积>人口>能源消耗人工煤气>能源消耗液化石油气>运输量>绿化面积>GDP>工业总值。 

▲ 影响因子贡献率图

降水量、平均风速、废气排放量、建成区面积、人口、能源消耗人工煤气与城区平均温度是一级关联，与运输量、绿化面积是二级关联，与GDP 是三级关联，与工业总值是四级关联。

表2 关联度评价指标表

精度等级	关联度
一级	0.9
二级	0.8
三级	0.7
四级	0.6

02

对多因素进行综合研究分析，并提取重要影响因子，定量获得多因子对城市热岛效应的影响程度排序；创新性地采用基于灰色关联度的城市热岛效应影响因子贡献程度大小计算方法，使用了灰色系统的理论思想，并且充分考虑了城市热岛效应形成因素的复杂性和不确定性，更加符合实际；灰色理论计算需要的数据资源比一般的统计分析方法少，不需要大量数据就能寻找到规律；综合运用遥感数据和统计年鉴数据，使城市热岛效应定量研究的数据源不断丰富。

03

基于本次研究结果发现，在自然环境较为稳定的西安市，自然因素与人为因素共同作用影响西安市的城市热岛效应，并且随着经济社会不断发展，人为因素对城市热岛效应造成的负面影响日趋显著，不利于可持续发展，不容忽视。 希望有关部门能够在未来的城市规划工作中，充分考虑人为可控的城市热岛效应影响因子，倡导节能减排，合理控制城市用地扩展速度，提高土地利用效率，使用清洁能源，注重环境绿化，使西安市的城市热岛效应得到合理改善，更加适合人居。

本文摘编自《西安市土地利用变化及热岛效应》（韩玲等著. 北京: 科学出版社，2018. 4）一书“第7章　西安市城市热岛效应影响因素研究”，有删减，标题为编者所加。

ISBN 978-7-03-056709-3

责任编辑: 韩 鹏 刘浩旻

《西安市土地利用变化及热岛效应》以城市土地利用和热岛效应为主线，利用遥感技术和GIS 技术，对西安市地表温度进行定量反演与验证；引入移动窗口分析法，对西安市城市热岛效应边缘进行定量研究与验证，分析城市热岛效应与城市化扩张的相关关系；提出热岛分布指数，探讨西安市城市热岛效应与地表覆盖的内在分布规律以及一种城市热岛效应的综合定量评价指标；定量研究多个影响因子对城市热岛效应的贡献率大小问题；自主构建横向GM 关联模型和改进后的纵向UHI-G-ES 预测模型并预测西安市城市热岛效应趋势。 通过土地利用变化的生态效应研究，基于元胞自动机(CA) 模型对西安市建设用地进行动态模拟。

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资料来源：赛杰奥

本期编辑：张英浩 徐红玲 王凌志 余灏哲 周墨竹

审核人：任宇飞 王冠