以太原市為例談公園斑塊特征的降溫效應

王 斐 　 李 鑫

(山西農業大學，山西 太谷　030801)

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以太原市為例談公園斑塊特征的降溫效應

王 斐 李 鑫

(山西農業大學，山西 太谷030801)

通過提取太原市12個公園的基本數據，分析了公園特征與內部溫度的關系，探討了公園綠地的降溫能力和最大降溫范圍，得出了一些結論，為類似問題的研究奠定了基礎。

公園，降溫效應，平均溫度，綠地

0　引言

公園綠地是城市綠地系統中重要的組成部分，研究表明公園綠地能夠產生冷島效應，即公園中的溫度低于周圍的溫度。公園的斑塊特征影響著公園的冷效應。研究表明公園的面積、周長、形狀指數等影響著溫度的變化。但是受周圍地表、當地氣候的影響，不同地區、不同氣候區都有不一樣的表現。我們有必要對不同的地區進行研究驗證。

1　數據源及數據處理

1.1數據源

本研究選取能滿足本實驗要求的2014年Landsat8影像數據和太原市的矢量邊框、綠地植被信息。

1.2數據處理方法

遙感影像數據主要用于研究地表溫度反演和地表類型的提取。利用ENVI軟件對遙感影像進行數據預處理，主要有幾何校正與配準君、大氣校正、研究區域影像數據提取。

1.3研究區域數據提取

結合谷歌衛星和遙感影像，提取12個公園綠地的矢量數據圖層，并將其與本文得到的2014年地表溫度反演數據在GIS中進行疊加分析，統計公園內部的溫度平均值、面積、周長和邊界復雜性。

2　公園特征與內部溫度的關系

統計各個公園的內部平均溫度發現，公園的面積增加，公園內部的平均溫度降低。二者的相關系數為-0.862 4，為0.743 8，在0.001置信水平上是顯著的。對公園面積與公園內部的平均溫度進行對數擬合。

衡量邊界形態的主要指標有邊界的寬度、長度、連續性和曲折性。利用周長作為公園的邊界指標，統計公園周長與內部平均溫度相互關系，發現公園內部的平均溫度與周長呈負相關性，相關系數為-0.765 4，為0.585 6，在0.001置信水平上是顯著的。利用指數模型擬合。公園內部的溫度與公園的周長有關系，公園周長增加，內部溫度降低。

通電差錯主要表現在兩個方面：在進行保護試驗時，相關工作人員應該對繼電保護設備進行仔細的檢查，退出相關的功能和出口壓板；在保護傳動的過程中，應該將外部回路斷開，以免出現反充電現象。比如低壓解列裝置，加電流過程中需要將裝置設置為短接狀態，以免造成所接回路產生過負荷解列以及零序解列，造成裝置誤動[1]。

Wiens等研究表明斑塊形狀可以利用周長與面積比作為主要指標，形狀越復雜，周長面積比就越大。剔除后的10個公園綠地中，迎澤公園的形狀指數為0.007 3，最小，地表溫度為27.33。龍潭公園、學府公園、星河灣公園形狀指數也較小，對應的內部溫度與其他公園相比溫度也低。西海子公園、飲馬河公園的形狀指數較大，對應的溫度值較高。兩者之間的相關系數為0.882 1，為0.778 1，通過T檢驗和F檢驗，在0.001的置信水平上是顯著的。

3　公園特征的降溫效應

3.1公園綠地降溫能力分析

為分析城市公園的降溫作用，用GIS緩沖區分析工具就研究的公園進行分析。選擇緩沖區距離180 m，分為30 m的間隔共6條緩沖帶。為了得到121個公園綠地外部180 m范圍內所有的緩沖環，將12個公園矢量圖和緩沖矢量圖進行疊加分析，有部分緩沖區延伸到水里，刪除這些范圍的緩沖區，最后得到10個主要公園的緩沖區。最后疊置10個公園的緩沖區和地表溫度柵格數據，統計各個緩沖區內的平均溫度值，并計算公園內部平均溫度與緩沖區內平均溫度的差值。用緩沖區內平均溫度和公園內部平均溫度的差值來定量研究公園綠地對局部環境的冷源效應。

不同的公園內部地表溫度存在差異，但10個公園內部的平均溫度低于緩沖區內的溫度值。10個公園綠地緩沖區的地面溫度平均值均低于建成區的平均溫度，由此可見公園綠地和緩沖區內的范圍共同構成相對低溫的城市環境，更好的緩解了城市熱島效應。

公園綠地外部的緩沖區內，降溫最明顯的是迎澤公園，溫差達4.54 ℃。降溫效果最差的是星河灣公園，溫差為1.03 ℃。剩余幾個公園溫差都在2 ℃。

為量化分析公園綠地對周邊地區的降溫作用，對10個公園綠地的面積，周長及形狀指數和平均溫差建立模型，進行定量的回歸分析。

10個公園綠地面積、周長與平均溫差呈明顯的正相關性，相關系數為0.562 2,0.673 2，公園綠地的復雜性與平均溫差呈負相關性，相關系數為-0.413 5，在0.01水平上是顯著的。可見，公園的面積越大，周長越長，斑塊形狀越簡單，對局部地區熱環境的緩解能力也就越大。

在GIS中將緩沖區矢量圖與地表溫度相疊加、裁剪，利用柵格計算器功能計算公園各緩沖環的地表平均溫度，把公園的距離L作為自變量，不同緩沖環內地表溫度平均值與公園內部平均溫度值差值T作為因變量進行對數多項式擬合。隨著公園距離的增加，各個緩沖環內地表平均溫度均隨之上升，當上升到一定值后，又趨于平緩,這說明了公園綠地的冷源效應。每個公園拐點不同，說明公園不同降溫距離也不同。

4　討論

4.1公園特征與內部溫度

公園面積、周長、形狀指數與內部溫度關系的研究與馮悅怡等(2014)的研究基本一致[1]。

公園能夠降低溫度主要是由于公園中水體和植物的蒸騰作用，從而形成氣壓差使周圍溫度降低。研究表明，隨著公園面積的增加，內部溫度會相應的降低。但漪汾公園面積比南海子公園面積大很多，而內部溫度相差不大。森林公園面積比迎澤公園的面積大很多，內部溫度也相差不大。飲馬河公園的邊長比南海子公園的小，溫度卻低。這說明公園內部植物不同的配置也影響著溫度。面積擴大，周長也在增大，但形狀指數不得而知。三個變量可能存在互相作用的影響，我們應對三個變量之間進行偏相關分析，從而更準確的反映它們與內部溫度之間的關系。

公園中不同的配置可能對溫度的影響不同，星河灣公園的硬質鋪裝少，所以降溫的強度也不大。然而，森林公園的面積與綠化面積也不算小，可是降溫不怎么變化，這表明當綠化到達一定程度后，溫度就不會再變化。吳志能等(2014)對重慶市綠地夏季熱島效應的研究表明不同公園，不同的綠地配置形式對溫度的影響不同。綠地的配置隨著郁閉度的增大而對溫度的影響程度增大[3]。陳朱(2011)對上海15個公園的研究表明在秋季公園中不同群落類型對溫度的影響也不同，其中喬灌草效果最好[4]。這表明我們應該注意公園中不同的植物群落配置。公園中水體對溫度的影響也起著重要作用。馮悅怡等的研究表明水體的面積與溫度有顯著的相關性[1]。

公園中隨著時間的變化，降溫的效應也不同。本文只研究了瞬時的溫度變化。隨著季節、晝夜的變化，影響溫度的程度也不同。

4.2公園特征的降溫效應

面積越大，周長越長，斑塊形狀越簡單，對應的周圍局部地區熱環境的緩解能力也就越大。

以上研究表明，不同的公園綠地降溫差值也不一樣。溫度差值在4 ℃的公園是迎澤公園和龍潭公園，降溫效果最差的是星河灣公園只有1.03 ℃,該公園植物、水體比例挺高，鋪裝面積不大，對外部的降溫效果不好。迎澤公園的降溫大，鋪裝面積也很高，說明公園內不同的景觀配置也影響著公園的降溫效應。

公園景觀如何配置，對我們公園規劃具有重要的作用，這也是我們以后應該研究的內容。

公園的降溫距離從58.87 m到153.68 m,學府公園的降溫距離最遠為153.68 m，最近的是星河灣公園58.87 m。各個緩沖區內溫差不一樣，星河灣公園每個緩沖區內的溫差都很小，而迎澤公園每個緩沖區內的溫差都大。這有可能與每個緩沖區內的地物狀況也有影響。KieronJ.Doick的研究表明公園的下風向溫度低，說明風向也是影響降溫效果的因素之一[5]。

4.3本研究的不足

本研究利用的是地表反演溫度，沒有結合空氣溫度以及人們的舒適度，并且公園緩沖區內有可能受別的因素的影響。面積、周長、形狀指數之間可能也存在互相影響，我們應該進行偏相關分析，消除互相影響的干擾。在未來的研究中應該利用模擬軟件來驗證研究的正確性。

[1]馮悅怡，胡潭高，張力小.城市公園景觀空間結構對其熱環境效應的影響[J].生態學報,2014(12):3179-3187.

[2]藺銀鼎，梁鋒.城市灌木群落小氣候效應的時空分布[J].中國農學通報,2007(3):313-317.

[3]吳志能.重慶市公園綠地夏季的熱島調控效應[J].中國農學通報,2014(22):238-245.

[4]陳朱.面積與植物群落結構對城市公園氣溫的影響[J].生態學雜志,2011(11):2590-2596.

[5]Doick,K.J.,A.Peace， T.R.Hutchings.The role of one large greenspace in mitigating London’s nocturnal urban heat island[J].Science of The Total Environment,2014(493):662-671.

Discussion on the temperature effect of garden patch characteristics with Taiyuan city as an example

Wang FeiLi Xin

(ShanxiUniversityofAgriculture,Taigu030801,China)

Through extracting basis data of 12 parks in Taiyuan city, the paper analyzes the relationship between garden characteristics and internal temperature, explores garden green land cooling capability and maximum cooling scope, and finally draws some conclusions, which has laid a foundation for studying similar issues.

garden, cooling effect, average temperature, green land

1009-6825(2016)23-0203-02

2016-06-09

王斐(1989- )，男，在讀碩士

TU986.5

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