[发明专利]一种城市热力景观定量描述及多尺度特征分析方法

说明书

本发明请求保护一种城市热力景观定量描述及多尺度特征分析方法，包括：通过现有的辐射定标、大气校正、几何校正等方法对Landsat‑8 OLI/TIRS遥感影像进行预处理，经过预处理的图像采用现有方法反演为地表温度影像。针对研究区使用改进的“均值‑标准差”方法将地表温度影像划分为热力景观，在斑块、类型和景观三个水平计算景观指数并依据指数结果分析城市热力景观空间格局。对两个或多个研究区进行尺度变化，包含空间粒度变换和空间幅度变化，在空间粒度和幅度上计算所选取的景观指数并分析其多尺度特征，最后对于多尺度特征在不同研究区的变化趋势进行对比分析。本方法可用于对单个或多个研究区的城市热力景观进行分析，本方法分析更为全面和具体。

技术领域

本发明属于城市热岛及空间结构分析领域。具体涉及一种基于景观指数的，分析不同研究区中城市热岛空间分布特征及多尺度特征的定量描述方法。

背景技术

城市热岛效应(Urban Heat Island Effect，UHI)是指城市由于人类活动、建筑物和道路等高蓄热体及绿地、水体减少等因素，使城区温度高于郊区温度的一种气候现象。城市热岛效应加剧了城市高温出现的频率和高温灾害出现的可能，使得城市地区环境质量下降，严重影响城市居民的生活和城市的可持续发展。而一般认为，生态过程决定景观格局，而景观格局反过来会影响生态过程，因此分析一座城市的景观格局与城市热岛过程之间的相互作用对理解城市热岛效应、缓解城市热岛等方面都具有重要的意义。

自20世纪50年代以来，城市热岛效应已经逐渐成为城市气候学研究的热点问题之一，国内外学者利用气象观测、地面遥感监测、数值模拟等研究方法对城市热岛形成机制、城市热岛效应强度和时空变化特征、城市热岛效应危害以及城市热岛效应缓解对策方面进行了广泛的研究。景观生态学是一门相对年轻、应用广泛的生态学分支学科，以研究景观组成单元的类型、数目及空间分布和格局为主。而景观格局与生态过程的耦合是景观生态学的核心研究领域，景观格局不仅仅体现着各种生态过程在不同时空尺度上相互作用的结果，也决定着各种自然环境因子在景观空间的分布和组合，从而制约各种生态过程。热岛效应作为具有代表性的城市化生态环境效应，是城市景观格局演变的最直接后果之一。目前基于景观格局对城市热岛的研究主要从分布特征、粒度效应及时空演变三方面来进行，其中对地表进行明确的土地利用与覆盖类型(the Land use/Land cover,LULC)划分是景观与城市热岛分析乃至景观生态学其他研究中最常见的做法。如Chen L、Xu S、Weng Q等学者利用传统的景观指数对热力景观的空间分布特征进行了相关的定量描述；申卫军、徐建华、孟陈等学者利用相关景观格局软件对景观指数随粒度的变化进行了相关研究并得出许多结论；岳文泽、Bai Y、邓睿等学者从时间的角度对城市热岛景观格局的时空演变进行了相关分析，得出了许多有助于城市规划和缓解城市热岛效应的结论。除此之外，还有一些学者对城市热力景观格局的空间幅度效应也进行了相关探讨，以期从不同的角度更全的方面来剖析城市热岛景观格局的内在形成机制及其空间分布特征。

虽然有关城市热岛效应的研究取得了重大进步，但是目前对热岛效应的了解还不够完善。多数学者对景观格局和城市热岛的研究最终都转变成了LULC与LST或是LULC与UHI景观关系的分析，缺少直接对由LST划分而成UHI景观的景观格局分析。对于尺度效应的研究也只是针对单个城市或单个区域，缺少基于两个或两个以上研究区的尺度效应分析。且多数学者所选研究区域为矩形，而一般认为圆形研究区域所承载的信息更加广泛和连续，尺度效应在两个地形构造完全不同的研究区域中是否存在着推移特征，即多尺度特征在不同的研究区域是否存在相近的变化趋势。本发明就旨在提出一种基于景观指数的，用以定量分析城市热力景观空间分布特征及多尺度特征的方法。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种分析更为全面和具体的基于景观指数的城城市热岛景观的多尺度特征分析方法。本发明的技术方案如下：

一种城市热力景观定量描述及多尺度特征分析方法，其包括以下步骤：

步骤S1，获取研究区域Landsat-8OLI/TIRS遥感卫星影像数据；