廣州城市綠色空間與地表溫度的格局關系研究

陳康林，龔建周，陳曉越，李天翔廣州大學地理科學學院，廣東 廣州 510006

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廣州城市綠色空間與地表溫度的格局關系研究

陳康林，龔建周*，陳曉越，李天翔
廣州大學地理科學學院，廣東 廣州 510006

摘要：城市景觀和生態組分的重要性已隨著城市化進程加快而日益凸顯，城市熱環境則是城市化過程的重要環境問題之一，探討綠色空間與熱環境的關系是可持續發展的迫切需求。基于2014年10月Landsat8_OIL遙感影像，提取城市綠色空間信息并進行地表溫度反演，分析廣州市綠色空間的結構、熱環境空間分異和二者之間的空間分布一致性關系。研究結果表明：綠色空間的景觀呈以小面積型和特小面積型斑塊為主導的破碎化分布格局，接近總綠色空間面積的 95%，綠色空間破碎化嚴重；綠色空間面積及其斑塊大小結構顯示，從化、增城和黃埔等3個行政區內自然生態環境狀況較好，較差的是南沙和番禺兩區。地表溫度反演結果顯示，研究區域地表溫度主要在18～33 ℃之間，占總面積的96.22%；地表溫度空間上存在明顯的高溫和低溫區域。綠地斑塊面積越大，對應的地表溫度越低；綠地斑塊面積越少，對應地表高溫區域的面積比例則越大，表明綠色空間減緩了太陽對地表的升溫作用；不一致性指數結果表明，研究區大于60%的綠色空間都起到了這種減緩作用，其余的綠地斑塊的減緩升溫作用較小或不起作用；中心城區范圍內綠色空間與地表溫度也呈現出類似的規律。研究揭示廣州未來智慧城市與可持續發展規劃必須足夠重視綠色空間斑塊規模，以發揮綠色空間的最佳服務效果。

關鍵詞：城市綠色空間；地表溫度；空間特征；不一致性指數；廣州市

引用格式：陳康林， 龔建周， 陳曉越， 李天翔. 廣州城市綠色空間與地表溫度的格局關系研究［J］. 生態環境學報， 2016， 25（5）: 842-849.

CHEN Kanglin， GONG Jianzhou， CHEN Xiaoyue， LI Tianxiang. The Pattern Relationship Research of Green Space and Surface Temperature in Guangzhou City ［J］. Ecology and Environmental Sciences， 2016， 25（5）: 842-849.

綠色空間是城市的基礎要素之一，是城市復雜生態系統的重要組成部分（Lovell et al.，2013），包括園林、森林、綠色廊道、濱水綠地以及立體空間綠化等在內的所有植被（Kabisch et al.，2013）。伴隨全球化強度和程度的深化，快速城市化過程對區域生態環境產生深刻影響，表征為自然景觀逐漸被城市景觀侵蝕的過程，通過影響物質循環和能量流動改變區域生態環境整體狀況（謝苗苗等，2009）。城市熱環境效應是其中的重要內容之一，體現在人為活動與自然系統之間的能量交換狀況（Voogta et al.，2003），是城市化影響區域氣候的例證，也是理解城市區域的生態系統如何響應景觀演變的重要依據（謝苗苗等，2009）。

地表溫度（Land surface temperature，LST）是研究地氣間物質和能量交換的重要參考量（戚鵬程等，2012），城市熱環境的改變是城市氣候環境變化的一個重要特征，其受下墊面性質的影響，是城市生態環境質量優劣的反映（李海峰等，2015）。地表覆蓋分布及其變化造成近地表溫度不斷上升且空間差異較大（王敏等，2013），城市“熱島效應”愈加強烈，逐漸成為主導整個城市環境的要素之一（徐雙等，2015）。針對城市熱環境的研究，當前主要集中在城市擴張與熱環境的關系（Jiang et al.，2015；錢樂祥等，2005）、熱環境景觀格局演變（Zhang et al，2013）及熱環境效應（李海峰等，2015）。缺乏對熱環境空間分異，尤其缺乏綠色空間與熱環境空間匹配關系的研究。Michael et al. （2015）發現城鄉地表度平均差異約 4.2 K，城鄉NDVI的差異是造成此現象的主要驅動因素。Zhang et al.（2015）研究認為不僅是植被斑塊特征，植被的分布也對城市地表溫度產生顯著的影響。張昌順等（2015）研究發現城市綠地覆蓋率與熱島強度成反比，綠地覆蓋率越高，其削減熱島作用越明顯。

改革開放以來，隨著經濟的高速發展與人口的持續增長，廣州城市迅速擴張，城市發展與生態環境之間的矛盾進一步加劇，城市綠色空間格局變化導致的生態環境問題已成為廣州市社會經濟發展的障礙。柯銳鵬等（2010）對廣州南部研究發現，城鎮化與綠地退化直接導致城市熱島及格局變化。江學頂等（2006）進行的廣州市熱島研究發現，濕地、綠地及河流廊道等景觀增加了熱島與干島的破碎度，起到調節城市氣候的效果。本文以廣州市為研究區域，利用2014年10月Landsat_OIL數據，借助“3S”技術和景觀格局指數方法，探討了綠色空間斑塊大小的生態作用、熱環境的空間結構特征和綠色空間面積比例與地表溫度之間的關系及其空間匹配協調程度，尤其針對綠地斑塊大小對緩解城市熱島效應作用效果進行了深入的研究，以期為合理規劃城市及促進城市可持續發展提供科學的參考。

1　研究數據與方法

1.1 研究區概況

廣州市是珠江三角洲城市群的中心腹地，廣東省的省會以及政治、經濟與文化中心。地處112°57?～114°03?E，22°26?～23°56?N。根據 2014年最新行政區劃調整方案，廣州市轄越秀、荔灣、天河、海珠、白云、花都、黃埔、番禺、南沙、從化和增城共11個行政區（圖 1）。廣州屬于亞熱帶季風氣候，年降雨量約為1700 mm，年平均氣溫約22 ℃，地勢東北高，西南低，背山面海，北部和東北部是中低山地，中部是丘陵、盆地，南部是珠江三角洲沿海沖積平原（龔建周等，2007）。

圖1　研究區域及其行政區示意圖Fig. 1　Study area and its administrative districts

廣州市與香港、澳門特別行政區隔海相望，擁有得天獨厚的自然地理優勢，素有中國“南大門”之稱。20世紀80年代以來，廣州憑其優越的地理區位和豐厚的文化底蘊，城市迅猛擴張，產生大量的環境問題，給城市帶來了巨大的生態環境壓力（陳康林等，2015），對居民生活及區域中心形象造成嚴重的影響。

1.2 研究數據與數據處理

1.2.1 研究數據與處理平臺

研究數據：landsat8_OLI遙感影像數據（2014-10-15），衛星軌道行列號為122/043、122/044。輔之以廣州市行政區劃圖（2014年區劃方案）。

軟件平臺：圖像處理軟件與制圖主要是ENVI 5.1 和ArcMap 10.0；景觀指數計算軟件為Fragstats 4.2。

1.2.2 綠色空間信息提取

參照相關研究成果（陳康林等，2015），結合研究區土地利用特點及研究目的，本文將景觀類型分為建設用地、綠地（綠色空間）、水體和其它共4大類。同時，參照《城市綠地分類標準》（CJJ/T85 —2002），結合綠色空間概念，本研究的綠色空間包括園林、森林、綠色廊道、濱水綠地以及立體空間綠化等，不包括都市農業中的耕地。

采用最大似然分類和目視解譯相結合的遙感分類方法，提取綠色空間信息，包括獲取監督分類初步結果及其分類后處理兩個步驟。具體的影像數據預處理和綠色空間信息提取參見作者研究成果（陳康林等，2015）。

精度評價是分類混淆矩陣方法。即：在對應時相景觀類型圖和對應年份Google Earth影像圖上選取驗證點（各類型取 50個），然后再對分類結果計算分類混淆矩陣，獲得 2014年的分類總精度和Kappa系數分別為86.11%和0.831。

1.3 景觀指數與景觀計算單元選取

欲考慮景觀類型的面積、破碎度和聚集度等方面，分別選取景觀百分比（PLAND）、最大斑塊面積（LPI）、斑塊密度（PD）、形狀指數（LSI）和聚集度（AI）共5個指數。其中，（1）PLAND反映出景觀類型的面積優勢。（2）LPI描述景觀中斑塊最大的面積。（3）PD為單元景觀面積的斑塊數，其值越大，表明景觀越破碎。（4）LSI表征景觀斑塊形狀的復雜程度，其值越接近 1，斑塊形狀越接近正方形，表明形狀越規則；值越遠離 1，則形狀越復雜。（5）AI則反映景觀各類型的聚集程度，其值為0～100之間。當景觀各斑塊最大程度分離，以致不存在任何同類型的相鄰斑塊時，其值為0；當同類型斑塊不斷聚集時，指數值逐漸增大；最后，當同類型斑塊最大程度地聚集，以致景觀中僅存在一種類型的斑塊時，指數值為 100。更為詳細的指數描述及計算公式見fragstats 4.2軟件的幫助文件。

景觀分析中的劃區效應是“可塑性面積單元問題”的內容之一，也是生態學、地理學研究的重要問題。在景觀生態研究中，分析結果常常在不同程度上受到劃區效應的影響（鄔建國，2007）。基于項目組對景觀尺度研究的前期成果（龔建周等，2007），把研究區劃分為8個行政區域單元，保證每個研究單元景觀面積都大于 144 km2的幅度閾值，劃分單元最后分別是從化區、增城區、黃埔區、花都區、白云區、中心區、南沙區和番禺區。

1.4 基于單窗算法的地表溫度反演

基于遙感影像的地表溫度反演就是根據影像記載的熱輻射強度值，推算地表溫度的過程。而遙感衛星的傳感器是在衛星高度上接收地表的熱輻射，是地表的熱輻射和大氣熱輻射的總和，其中大氣熱輻射包括直接向上到傳感器和向下到地表，再經地表非黑體反射到傳感器的兩個方向的輻射，這部分大氣輻射的存在對傳感器接收的熱輻射直接起到增強作用。同時，所有輻射過程還會受到大氣的衰減。因此，進行地表溫度的反演，就是去除大氣輻射的增強和衰減的影響。

在綜合考慮到地表熱輻射、大氣向上和向下熱輻射以及熱輻射穿過大氣層到達傳感器過程受到的大氣本身的減弱影響時，遙感數據的地表溫度反演均以地表熱輻射傳導方程為基礎（覃志豪等，2001）。對于缺少實時探空數據的情況，僅有一個熱波段遙感數據的反演，覃志豪等（2001）研究表明，單窗算法可取得較好的地表溫度反演效果。錢樂祥等（2005）將此方法應用于珠三角地區，研究結果證實了單窗算法反演地表溫度具有一定的可行性。根據覃志豪等（2003）的研究，單窗算法的主要步驟為：（1）將熱波段象元的灰度值轉化為熱輻射值，對于TM影像，可從EOS數據網官方手冊中獲取公式（Landsat Project Science Office，2002）；（2）一般應用Planck輻射函數，計算象元的亮度溫度；（3）基于熱傳導方程和輻射理論，構建熱波段象元的熱輻射強度方程，求解得到地表溫度。主要的計算式如下：

式中，Lλ為輻射強度，GAINS和BIASES分別為影像數據的增益和偏差，可從頭文件中獲取，DN為熱波段象元記載的灰度值。Tk為象元的亮度溫度，K1、K2為熱紅外波段的定標常數，對于Landsat 8的OLI數據，K1=774.89（W·m-2·sr·μm），K2=1321.08 （K）。Ts為最終反演的地表溫度，a6、b6為常系數，溫度變化范圍為0～70 ℃，其值分別為-67.35535、0.458608，Ta為大氣平均作用溫度，采用熱帶地區平均大氣的估算公式進行計算（覃志豪等，2003）。C6、D6為兩個參數，分別由地表比輻射率（ε6）和大氣透射率（τ6）推導出，其中，ε6由歸一化植被指數推導而來（錢樂祥等，2005），τ6則選取大氣透射率的低溫計算公式，通過水分含量計算而來（覃志豪等，2003）。

1.5 綠色空間與地表溫度的空間分布關系

對不同面積的綠地斑塊進行面積大小分級，再分別統計不同等級綠地對應的地表溫度的閾值。首先，探討綠地斑塊大小與地表溫度之間的負效應關系。其次，通過量化綠色空間分布與地表溫度空間分布的不一致性，探討二者之間的負效應關系。基于綠色空間與地表溫度之間相關性的探查，500 m空間分辨率圖像的擬合效果較好，故重新采集空間分辨率500 m×500 m的數據作為地表溫度和綠地景觀數據。引入了不一致性指數（I），量化綠色空間分布與地表溫度空間分布的匹配（空間分布不一致性）關系。不一致性指數的計算公式如下（肖周燕，2013）：

式中，Ti、Gi分別表示i格網（500 m×500 m）的地表均溫和綠色空間的面積；∑Ti、∑Gi則分別為研究區所有格網的累計均溫、面積；因此，RTi為i格網的地表均溫占所有格網均溫總和的比率，RGi則為i格網的綠地面積占研究區綠色空間總面積的比率。RTi、RGi值越大，表明格網對高溫和綠色空間的集聚度越高，分別稱其為溫度集聚度指數和綠色空間集聚度指數。

不一致性指數 Ii為兩個集聚度指數之比。I越接近1，表示地溫集聚度與綠地斑塊集聚度的變化趨勢越相似。即地溫集聚（越高），綠地面積越大；反之，地溫越低，綠地面積越小，二者之間具有較好的協同性（一致性）。I值偏離1，說明要素的空間分布不協調，一致性差。鑒于綠色空間的降溫效果，如綠地斑塊對應于地表的低溫區，或者說I值小于1，表明綠地起到一定的降溫效果。

事實上，城市是一個動態的復雜系統，根據公式（6～8）計算結果嚴格等于 1的區域很少且是靜態的，故考慮±5%的動態誤差，根據公式（6～8）計算地表溫度與綠色空間分布的匹配（一致性）關系，由此將區域分為 3種類型：一類區（I≤0.95），為綠色空間集聚超前于地表溫度集聚，表明綠地斑塊降低了地表溫度；二類區（0.95＜I＜1.05），為綠色空間集聚與地表溫度集聚協調，綠地斑塊降溫效果一般或不明顯；三類區（I≥1.05），為綠色空間集聚滯后于地表溫度集聚，可能不存在或只有較輕程度的降溫效果，地表溫度相對較高。

2　結果與分析

2.1 綠色空間的結構特征

2.1.1 綠色空間的景觀特征

基于擬定的行政區單元計算景觀指數，結果如表1。從化、增城和黃埔共3個區的PLAND、LPI、LSI和AI等指數值較大，分別介于38.41～61.23、20.55～43.35、31.17～39.78、74.11～80.64，表明這3個行政區域的綠色空間斑塊具有面積優勢、最大斑塊、形狀相對較復雜和相對較小的破碎程度，表現出較好的生態環境狀況。從化區的PD最小，黃埔區的PD則最大，這是從化區內森林大斑塊占主導地位而黃埔區內綠地斑塊數較多的表現。

表1　綠色空間的景觀特征值Table 1　Metric value for urban green space

綠色空間破碎化程度最嚴重的是南沙和番禺兩區，表現在PLAND、LPI、LSI和AI最小，其值分別介于 4.66～4.88、0.55～2.37、14.02～22.50和51.28～70.07；兩區內的PD值比較大（0.42～0.50），進一步驗證其綠色空間的破碎化程度，這可能與廣州市加快南拓發展戰略，加快番禺的發展步伐（賴建華，2013），以及南沙成為國家級新區（肖建成，2013）有密切聯系。

2.1.2 綠色空間的斑塊大小結構特征

藺銀鼎等（2006）研究表明植被斑塊大小影響到生態環境。根據面積大小將綠地斑塊進行分級，統計結果如表2。斑塊分類有特大斑塊（＞100 km2）、大型斑塊（1～100 km2）、中型斑塊（0.1～1 km2）、小型斑塊（0.01～0.1 km2）和特小型斑塊（＜0.01 km2）。

由表2可見，研究區綠色空間以特小型斑塊（面積＜0.01 km2）為主，斑塊個數超過總綠地斑塊個數的60%，包括小型和特小型的斑塊個數占總綠地斑塊數接近95%。特大和大型斑塊個數所占比例不到1%，表明研究區綠色空間呈現出以小型和特小型斑塊為主導的破碎化格局。

2.2 熱環境效應的空間分異特征

根據遙感影像的頭數據查得，衛星當天過境時間（2014-10-15）為上午10:52。而當天天氣晴好，最高氣溫和最低氣溫分別為 30 ℃和 16 ℃，衛星過境時正是地表溫度和氣溫處于快速上升并接近最高溫度的時間。另外，地表溫度通常高于氣溫1.3～2.1 ℃（陳超等，2013），結合地溫反演結果的直方圖，粗略以27～33 ℃為較正常的溫度值范圍（郭冠華等，2015）研究綠地降溫作用，繪制等間距劃分的地表溫度等級圖2（b）～（c）。

從圖2可見，東北部和中部的山區地表溫度相對較低，溫度主要在16～26 ℃之間，正好是綠色空間的區域。很明顯地，研究區域存在面積較大的低溫區域（溫度明顯低于周圍的區域），如北部山區（從化南昆山鎮）、中部低山區（白云山），原因是大面積的城市綠色空間，減緩了太陽對地表的升溫作用。此外，位于中南部的海珠區內的廣州琶洲會展公園為點狀的低溫中心，原因可能是會展公園廣闊且臨江，加上附近樓宇較低，珠江江風及公園綠地促進了局地熱量擴散。說明公園綠色空間對城市降溫效果也較明顯。

中心城區及城鎮中心區的地表溫度明顯高于其它地區，也正是建設用地集中連片分布區域。研究區明顯地存在星狀分布的高溫區，并主要分布在中心城區之外的白云同和鎮、增城新塘鎮、南沙黃閣鎮、花都秀全街道和新白云國際機場等位置。這與各縣級城鎮工業化迅猛發展密不可分。

表2　綠色空間的斑塊大小結構表Table 2　Composition of urban green space by different patch sizes

各溫度等級對應的地表面積百分比如圖3。地表溫度范圍18～33 ℃，其面積占96.22%，說明地表溫度反演結果較可靠。其中，地表溫度26～28 ℃的地表面積最多，占36.85%，24～25 ℃和29～30 ℃的地表面積分別為 18.65%、14.38%，三者總和達69.88%。溫度低于 24 ℃和高于 35 ℃的地表面積占比分別為14.36%、1.07%。可見市域范圍內冷島較熱島效應普遍，說明綠色空間的存在明顯減緩了秋季太陽對地表的加溫作用。

圖2　地表溫度的空間分布和城市景觀Fig. 2　Spatial distribution of surface temperature and Urban landscape

圖3　地表溫度等級百分比Fig. 3　Percentage of different surface temperature

2.3 綠色空間與地表溫度的空間分布關系

由上述分析可知，研究區綠色空間景觀格局破碎化嚴重，高溫區域主要集中于中心城區及城鎮，而低溫區主要對應于綠色空間斑塊集中區。選用表征景觀破碎化的兩個景觀指數（LPI和PD）分別與地表溫度進行相關性分析，結果顯示地表溫度與最大斑塊指數呈顯著相關關系，其中與建設用地的最大斑塊指數呈正相關，與綠色空間的最大斑塊指數呈負相關，相關系數值分別為 0.728和-0.732 （P＜0.01）；地表溫度與斑塊密度之間的相關性較弱或不相關，與建設用地和綠色空間斑塊密度的相關系數值分別為0.25和-0.14（P＜0.01）。說明綠色空間對升溫的緩解作用因斑塊大小而異，與斑塊密度相關性較弱。

2.3.1 綠色斑塊大小與地表溫度之間的關系

分別統計特大斑塊（＞100 km2）、大型斑塊（1～100 km2）、中型斑塊（0.1～1 km2）、小型斑塊（0.01～0.1 km2）和特小型斑塊（＜0.01 km2）5類斑塊對應的地表溫度（表3）。

由表3可以看出，特大型和大型綠地斑塊對應的地溫相對集中在低溫區域，如在 23～26 ℃范圍內，二者所占比例分別達53.63%和64.87%；中型大小的綠地斑塊溫度在 26～28 ℃之間的面積百分比達61.82%；小型斑塊和特小型綠地斑塊，分別對應26～29、27～30 ℃的面積百分比分別為77.88%、68.41%。

從溫度值域來看，面積大的綠地斑塊，對應的地表溫度值域也偏低。如特大型綠地斑塊對應的溫度約為 0～34.7 ℃；中型、小型和特小型斑塊分別對應于0～36.2、0～36.5和0～37.4 ℃。惟一例外的是大型斑塊對應于0～41.3 ℃，即有少量38～42 ℃的斑塊。說明綠色空間降溫效果與地表溫度之間存在某些不一致性。

表3　不同斑塊大小等級綠地對應的地溫面積百分比Table 3　Percentage of surface temperature relating to different patch sizes　　　　　　　　　　　　　　　　%

2.3.2 綠色空間與地表溫度集聚度的相關性分析

圖2直觀地顯示，綠色空間所在區域正是地表的低溫區，建設用地則對應于地表高溫區，表明綠色空間與地表溫度空間分布上可能存在相關性和一致性。

將每個500 m×500 m窗口內綠色空間的面積百分比與地表溫度的均值進行回歸分析，并繪制散點圖（圖4）。可以看出二者呈顯著的負相關關系，表現為r=0.772；擬合函數系數為-0.173，驗證了綠色空間具有降溫效應的結論（馮悅怡等，2014）。從圖4還可以看出，綠色空間與地表溫度之間也存在空間不一致性的問題。如RG值從小到大，對應區域都有地表高溫集聚的離群點。

圖4　綠色空間的面積百分比與地表溫度的散點圖Fig. 4　Scatter diagram between percentage of green space and surface temperature

2.3.3 空間分布的不一致性分析

（1）市域整體

根據不一致性指數I，將研究區分為3種區域類型，統計3種類型區域的結果見表4。從斑塊數量和綠色空間面積來看，只有36.03%斑塊的綠色空間集聚超前于地表溫度集聚，對地表溫度起到很好的降溫效果，占總綠色空間面積的64.53%。3.93%的綠色空間的降溫效果一般。占總斑塊數的60.04%的綠色斑塊集聚滯后于地表溫度集聚，可能不存在或只有較輕程度的降溫效果，地表溫度相對較高，這部分綠色斑塊的面積占比達30.13%。說明綠色空間降溫效果與地表溫度存在空間上不完全一致的問題。

表4　不一致性指數及區域分類表Table 4　Non-conformity index and area types

（2）中心城區范圍

基于項目組景觀粒度效應成果（龔建周等，2007）及城市發展歷史，對越秀、荔灣、海珠和天河共4個老中心城區（簡稱為“中心城區”）內的綠色空間與地表溫度分布的一致性單獨進行分析。結果顯示，中心城區不一致性指數的區域類型呈現更加明顯的差異特征，其中約12%斑塊數的綠色空間集聚超前于地表溫度集聚，對地表溫度起到很好的降溫效果，占中心城區綠色空間面積超過一半，表明綠色空間的存在很好地減緩了太陽對中心城區地表增溫的效果。

3　討論

研究發現，綠色空間景觀格局破碎化嚴重，高溫區域主要集中于中心城區及城鎮，而低溫區主要對應于綠色空間斑塊集中區。地表溫度與綠色空間最大斑塊指數之間呈顯著負相關關系，以及綠色空間斑塊大小與地表溫度對應關系，表明綠色空間斑塊大小緩解太陽對地表升溫的作用效果可能存在差異。郭志華等（2004）研究表明斑塊面積大于或小于7.4 km2時，斑塊性狀呈現顯著差異的復雜性。多大的斑塊面積及何種分布組合形式才能發揮最佳的生態功能（即最適合面積大小及最佳空間組合），這個問題仍需進一步研究，對其進行定量化研究將是一個很有意義的工作，成果將對智慧城市可持續發展有重要參考價值。

研究區地表溫度相對較低區域基本都是大面積的綠色空間，研究所用的影像拍攝時間正好在秋季明朗的上午 11點左右，正值太陽對地表加熱并接近最高溫度的時間，說明大面積綠地減緩了太陽的升溫效果。統計結果顯示，溫度低于24 ℃和高于35 ℃的地表面積比分別達14.36%、1.07%，市域范圍內低溫較高溫的范圍大，這從側面驗證了“時間是影響冷島作用的重要因素”的研究結果（蘇泳嫻等，2011）。廣州熱環境空間呈現普遍的低溫中心，面狀的低溫中心與東北部、中部的大片綠色空間對應，點狀的低溫中心與中南部的城市公園相對應，可能是珠江江風與公園綠地空間雙重作用發揮的明顯降溫效果（馮嫻慧等，2011）；同時也存在高溫中心，主要分布在中心城區及縣級中心區，正好是建設用地所在區域。陳愛蓮等（2013）和馮悅怡等（2014）研究都發現，不同綠地類型、斑塊形狀及空間布局的降溫效果差異明顯。不一致性指數反映出要素的匹配不協調性，研究結果表明，綠色空間集聚與地表溫度集聚具有顯著的不一致性，出現綠色空間集聚超前與地表溫度集聚而形成的“低溫”中心，也同時出現綠色空間集聚滯后于地表溫度集聚而形成的“高溫”中心。這可能因為綠色空間與地表溫度比例并非理想狀態下的一一對應，會存在城市“高溫”與“低溫”輻射作用的差異而導致空間上錯位；或者因為研究區域大量破碎化的綠地小斑塊所致。如吳菲等（2007）研究發現當綠地斑塊面積大于0.03 km2時，才有很好的降溫效果；肖榮波等（2009）研究廣州宜居城市目標指出城市公園規模一般不小于0.1 km2，而研究區域接近95%的綠地斑塊面積都小于0.1 km2，其中包括62.42%的面積小于0.01 km2的綠地斑塊，這與王國恩等（2014）研究指出廣州市的重要公共綠地、生產綠地和生態綠地的規模應大于0.02 km2差異較明顯，可見廣州城市綠色空間斑塊破碎化較為嚴重，斑塊大小對綠色空間生態功能的重要性，仍需作進一步研究。苗世光等（2013）研究發現綠色空間面積百分比超過32%，可明顯減緩熱島效應，相同綠色空間面積比例下，分散型的削弱效果更加明顯。

4　結論

景觀指數結果表明，從化、增城和黃埔等3個行政區域的綠色空間斑塊具有面積優勢，破碎程度較小，區內生態環境狀況較小。相對較差的是南沙和番禺兩區。而地表溫度與綠色空間最大斑塊指數呈負相關，與建設用地呈正相關，地表溫度與斑塊密度相關性不強。說明景觀斑塊大小緩解太陽對地表升溫的影響較為復雜。

地表溫度反演結果顯示，研究區域地表溫度主要在18～33 ℃之間，占總面積的96.22%。但是由于綠色空間的存在，減緩了太陽對地表的升溫作用，研究區域仍然存在溫度較低的低溫區域；由于人類活動的原因，同時也存在少量溫度較高的高溫區域。

綠色斑塊大小及其對應的地溫比較分析顯示，綠地斑塊面積越大，對應的地表溫度越低；隨著斑塊面積減少，對應地表高溫區域的面積比例也增大。綠色空間與地表溫度之間的集聚度呈負相關關系，也說明綠色空間減緩了太陽對地表的升溫作用。而不一致性指數結果表明，研究區大于60%的綠色空間都起到了降溫作用；而30.13%綠色空間斑塊的降溫作用較小或不起作用；越秀、荔灣、海珠和天河等4個行政區范圍內的綠色空間也一定程度上緩解了太陽的升溫作用。

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DOI：10.16258/j.cnki.1674-5906.2016.05.017

中圖分類號：X16

文獻標志碼：A

文章編號：1674-5906（2016）05-0842-08

基金項目：國家自然科學基金項目（41130748；41171070）；廣東高校省級重點平臺和重大科研項目（2014KGJHZ009）；廣州市屬高校科技計劃項目（1201421103）

作者簡介：陳康林（1990年生），男，碩士研究生，主要研究方向為城市生態與土地資源配置。E-mail: chenkanglin68@163.com

*通信作者：龔建周，教授，博士。E-mail: gongjzh66@126.com

收稿日期：2016-03-11

The Pattern Relationship Research of Green Space and Surface Temperature in Guangzhou City

CHEN Kanglin， GONG Jianzhou*， CHEN Xiaoyue， LI Tianxiang
School of Geographical Sciences， Guangzhou University， Guangzhou 510006， China

Abstract：The importance of the green space is becoming more and more prominent as one part of urban landscape and one of the fundamental components in the urban ecological system， with the increasing development of urbanization. Urban thermal environment is one of the focuses of studies on the ecological environment effects of landscape changes. Researches on quantitative characteristics and spatial matching relationship between green space and thermal environment can help to get a better understanding of the effect of regional ecological environment， and further promote the urban sustainable development. Based on Landsat8_OIL Remote Sensing Image data in 2014， the urban green space information and retrieval land surface temperature are collected to analyze the characteristics of patch size， spatial structure characteristics of thermal environment， and the matching relationship between green space and thermal environment by using landscape metrics and GIS spatial analysis technology. The results show that green space is in a pattern of a landscape fragmentation with small and mini green patches largely covering the city. The green patches occupies nearly 95% of the area of total green space. The ecological regions in the three administrative districts， Conghua，Zengcheng and Huangpu， are in good conditions while those in another two districts， Nansha and Panyu， are poor. The different landscape patch sizes have a complex effect on the surface temperature. The results of land surface temperature retrieval show the land surface temperature in the study area is mainly between 18～33 ℃， covering 96.22% of the study area. There are obvious high temperature and low temperature regions in the surface temperature space. The larger the green patch areas are， the lower the corresponding land surface temperature is. With the decrease of patch areas， the proportion of the area with high temperature increases， which indicates the existence of green space helps to reduce the warming effect from the sun to the earth's surface. The result of non-conformity index shows that more than 60% of the green space in the study area plays a role of reducing the warming effect； while the other green space plays little role or even none. All those indicate the importance of fragmentation of green space in Guangzhou for smart city and sustainable development plan in the future with service of green space.

Key words：Urban green space； surface temperature； spatial characteristics； non-conformity index； Guangzhou