土地利用/土地覆盖与城市热岛效应的关系研究进展
摘 要：随着城市化进程的加快，土地利用/土地覆盖类型急剧变化，导致城市热岛效应日渐加剧，带来严重的生态问题，对人类生存和发展产生巨大威胁。本文回顾了土地利用/土地覆盖、城市热岛效应的基本理论与研究方法，系统的总结了土地利用/土地覆盖与城市热岛效应的关系的研究内容与研究进展，并对未来相关研究的发展方向进行了展望。
关键词：土地利用/土地覆盖；热岛效应；城市化
- 引言
随着全球经济快速发展的趋势愈发明显，大量的非城市人口都转移到大城市，因此导致城市化进程的推进速度不断加快。相关资料显示，中国的城市化率2018年达到59.58%，未来10年仍将快速增长，是城市化进程最为迅速的发展中国家之一。快速城市化发展导致原有的土地利用/土地覆盖属性发生巨大改变，原有以绿色植被为代表的自然景观转变为建筑用地、道路等人工景观，这些人类活动会对区域的气候产生重大影响[1]。土地利用/土地覆盖改变引起的区域气候变化是产生城市热岛效应的重要原因之一。20世纪90年代后，随着土地利用/土地覆盖引起人们的普遍关注，许多学者开始将土地利用/土地覆盖与城市热岛效应结合研究。旨在更客观的揭示城市土地利用对城市热岛效应带来的影响、城市热环境的形成机制与缓解机制[2]，有助于城市治理以及未来城市规划。本文将对国内外土地利用/土地覆盖、城市热岛效应以及两者之间关系的研究进展进行综述，论述研究方法、现状和存在的不足，并对今后的发展予以展望。
- 基于遥感技术的土地利用/土地覆盖研究
土地利用是指人类有目的地开发利用土地资源的活动，如：农业用地、工业用地、交通用地、居住用地等；土地覆盖是指地表自然形成的或者人为引起的覆盖状况，如：各类作物、森林、草地、房屋、水泥以及沥青路等[3]。1995年国际地圈生物圈计划（IGBP）与国际全球变化人文因素计划（IHDP）将土地利用/土地覆盖变化（LUCC）列为全球变化研究的核心计划。人类的活动在不断地改变着地球生态系统, 人类活动对环境影响的一个重要表现就是其对土地利用/土地覆盖变化的影响[4]。随着全球化与城市化进程的不断加快，快速的城市扩张与社会经济发展使得人口、资源、环境、生态问题不断突出，土地利用/土地覆盖变化已经成为目前全球变化研究的研究热点与核心。
（一）基于遥感技术的土地利用/土地覆盖研究方法
土地利用/土地覆盖研究方法可以概括为遥感信息与非遥感手段所获得的物质信息的复合[5]，通常是利用多时相的遥感数据对土地利用/土地覆盖进行监测分析。具体来说监测方法主要有光谱比较法和分类后比较法。光谱比较法有：比值法、插值法、植被指数法、主成分分析法等。许定成等[6]研究了差值图像法、比值植被指数差值法、归一化植被指数差值法、多时相主分量分析法(垂直植被指数法)和分类比较法对提取森林动态变化信息的作用。得出了3种植被指数法都能较好地提取植被动态信息,可用于森林面积消长的动态监测结论。RID等[7]利用影像插值法、回归法等四种变检测方法，对美国盐湖城的土地利用变化情况进行监测，得出TM波段3的回归对3个指标的变化与无变化的检测精度最高，而TM4的差值图像的检测精度最差的结果。刘慧明等[8]提供一种基于归一化植被指数(NDVI)的假彩色合成法的土地覆被变化监测方法,分别以三期Landsat TM影像的NDVI图像作为红、绿和蓝波段生成假彩色合成图像对黄河三角洲的土地覆盖变化情况进行分析。分类后比较法分为监督分类和非监督分类法两种，有最大似然法、决策树分类法、支持向量机法等。王瀚征[9]利用非监督分类与决策树相结合的方法得到了优于非监督分类法的秦皇岛土地利用信息。高炳浩[10]以松原地区TM影像为实验数据,利用遥感分类软件通过最大似然法作为平行六面体判别规则对遥感影像数据进行监督分类,并通过遥感影像地图代数和拓扑运算,完成了土地动态监测过程。季青等[11]在利用Landsat ETM 遥感数据提取的4种信息指数的基础上,采用决策树方法,对福州市土地利用/覆被进行分类,结果表明地表温度与反映土地利用/覆盖类型的4种指数在一定范围内具有明显的相关性。
（二）基于遥感技术的土地利用/土地覆盖研究进展
遥感技术凭借其覆盖范围广、数据更新及时等优点成为检验和监测土地利用和土地覆盖变化的最重要手段之一[12]。目前，国内外对于LUCC的研究内容十分广泛，主要有四个方面：（1）LUCC变化状况分析：对LUCC的变化状况研究较早，主要是对于各种土地利用的制图研究。随着遥感技术的应用与发展，为多尺度的LUCC变化研究提供了可能。（2）驱动力与驱动机制分析：LUCC的驱动力因子主要分为自然和人文两种，两种驱动力因子的影响不是独立发生而是相互影响、相互制约；驱动机制的研究在于揭示土地利用变化原因、内部机制和基本过程[13]。（3）环境效益与作用机制研究：LUCC的变化会引起地球表面物理特征，从而间接的影响大气、土壤、水和生物等生态环境效应。（4）模型模拟与可持续发展研究。LUCC模型是强大的工具，可以利用模型分析LUCC的变化原因和利用效率，以预测未来的土地利用需求，为可持续发展提供依据。Wondrade[14]对多时相landsat影像数据进行分类研究LUCC的类型以及变化情况；潭永忠[15]对土地利用的变化驱动机制进行定量分析，并结合多种驱动因素运用CLUE-S模型模拟了2020年海盐县的土地利用格局；王静爱等[16]总结了上世纪后50年的土地利用改革导致的快速城市化与经济增长过程，总结了以LUCC为标志的人类活动对生态环境的影响机制；卢元[17]应用多种定量遥感技术对LUCC进行动态研究，评估了LUCC对区域经济可持续发展的影响。
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