馮曉剛,周在輝,李鳳霞,李萌

(西安建筑科技大學(xué) 建筑學(xué)院，陜西 西安710055)

土地利用類型的急劇變化是快速城鎮(zhèn)化最顯著的特征[1]．原有耕地、植被、水體等自然地表類型快速轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地，地表熱通量增大[2]．同時，伴隨區(qū)域經(jīng)濟一體化快速發(fā)展，人為熱排放不斷增加，兩者共同作用導(dǎo)致近地面熱輻射通量交換過程顯著變化，城市逆溫加劇，導(dǎo)致城市熱環(huán)境持續(xù)惡化．因此，城市熱環(huán)境研究已經(jīng)成為當(dāng)下構(gòu)建低碳、適宜與可持續(xù)發(fā)展新型城鎮(zhèn)化過程中人居熱生態(tài)安全研究的熱點[3]．

城市熱環(huán)境研究起源于19世紀(jì)初期的英國[4]．此后，國內(nèi)外眾多學(xué)者從多視角、多方法體系對不同樣區(qū)分別展開了實驗研究[5-6]，其中城市熱島效應(yīng)的研究最為集中．梳理已有研究成果發(fā)現(xiàn)：分形理論、景觀生態(tài)學(xué)理論等與氣候?qū)W的交叉與融合為城市熱環(huán)境在機理研究、時空格局演變分析、成因及對策機制等研究中提供了理論支撐，有力的促進(jìn)了多學(xué)科的交叉與融合．陳云浩等采用景觀指數(shù)對上海市熱力景觀演變過程進(jìn)行了剖析，結(jié)果表明景觀格局指數(shù)可以有效表征城市熱環(huán)境的時空演化特征[7]．馮曉剛等利用景觀格局指數(shù)對西安市長時序的熱環(huán)境展開了剖析，結(jié)果表明景觀格局指數(shù)能夠深入刻畫景觀類型水平下的熱環(huán)境時空演變過程與趨勢[8]．沈中健等探索了綠地景觀格局對城市熱環(huán)境時空分布的影響，結(jié)果表明兩者間存在顯著的空間自相關(guān)性[9]．因此，景觀生態(tài)學(xué)理論的融入為城市熱環(huán)境的研究提供了時空表征的新思路．

在“一帶一路”建設(shè)的大背景下，西咸一體化進(jìn)程不斷加快，導(dǎo)致區(qū)域熱環(huán)境惡化趨勢明顯．本文以景觀生態(tài)學(xué)理論為指導(dǎo)，基于分異性原理，以Landsat TM/ETM+與Landsat8為主要數(shù)據(jù)源，輔以氣象與實測數(shù)據(jù)，綜合運用單窗算法[10]深入剖析了西咸一體化背景下咸陽市1988～2019年31年間城市熱環(huán)境的演變過程與趨勢特征，以期為有效改善西咸一體化進(jìn)程中的城市熱環(huán)境問題提供科學(xué)參考．

1 數(shù)據(jù)源與研究方法

1.1 咸陽市概況

咸陽市是中國大地原點所在地，位于陜西省中部(東經(jīng)107°38′～109°10′，北緯34°11′～35°32′)，東鄰陜西省省會西安市，渭水穿南，西接楊凌高新農(nóng)業(yè)示范區(qū)，北與銅川、渭南相接壤．轄2區(qū)2市9縣，全市總面積10 196 km2，截止2019年底，全市總?cè)丝?00余萬，常住人口435萬人；地勢由東南向西北呈階梯形態(tài)勢分布．屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，南部地區(qū)四季分明、雨量充沛；北部地區(qū)，氣候稍寒．全境年均氣溫9～13.7 ℃，最高41.2 ℃，最低-26.7 ℃，全年降水量500～600 mm[11]．

1.2 數(shù)據(jù)源

以熱紅外遙感數(shù)據(jù)Landsat TM/ETM+/TIRS為基礎(chǔ)，影像成像時間分別為1988-6-4、1995-5-4、2016-5-5和2019-6-5．軌道號均為p127r36，多光譜波段、熱紅外波段與全色波段空間分辨率分別為30 m、60/120 m和15 m．輔助數(shù)據(jù)包括咸陽市2016年1:1萬地形圖，2016年SPOT衛(wèi)星數(shù)據(jù)，30 m分辨率的DEM及1988～2019年咸陽市統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)．

1.3 研究方法

本文以2016年ETM+數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)與咸陽市2016年1∶1萬地形圖進(jìn)行空間配準(zhǔn)，配準(zhǔn)誤差控制在0.5個像元內(nèi)；在進(jìn)行輻射定標(biāo)的基礎(chǔ)上，基于MODTRAN5輻射傳輸模型對四個時相的多光譜數(shù)據(jù)分別進(jìn)行大氣輻射校正；然后分別確定多時相遙感數(shù)據(jù)對應(yīng)的地表比輻射率、大氣平均作用溫度和大氣透過率等核心反演參數(shù)，最后綜合運用基于Python自主編寫的熱環(huán)境反演程序計算得到研究區(qū)實際地表溫度，并根據(jù)需要將反演結(jié)果依次劃分為強綠島區(qū)、綠島區(qū)、常溫區(qū)、熱島區(qū)和強熱島區(qū)五種類型[14]，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合景觀格局指數(shù)對咸陽市1988～2019年31年間城市熱環(huán)境時空割據(jù)演化特征展開剖析．

2 地表溫度反演

基于Landsat熱紅外波段數(shù)據(jù)計算地表溫度，首先需利用亮溫模型計算得到亮溫溫度，然后采用單窗算法計算得到實際地表溫度[12]．

(1)亮溫溫度計算

Lλ=DN×(Lmax-Lmin)/255+Lmin

(1)

T6=K2/Ln(K1/Lλ+1)

(2)

式中：Lλ為熱輻射強度值，DN為熱波段的像元亮度值；Lmax、Lmin分別為傳感器可探測到的最大、最小輻射亮度；對Landsat 5：Lmax=1.560 0(W·m-2·sr-1·μm-1)、Lmin=0.123 8(W·m-2·sr-1·μm-1)，K1=60.776(W·m-2·sr-1·μm-1)、K2=1 260.56(K)；Landsat 7：Lmax=17.04(W·m-2·sr-1·μm-1)、Lmin=0.0(W·m-2·sr-1·μm-1)，K1=666.09(W·m-2·sr-1·μm-1)、K2=1 282.71(K)[10]．通過ENVI5.2構(gòu)建地表亮溫反演模型，計算得到研究區(qū)不同年份地表亮溫溫度．

(2)參數(shù)計算

由于Landsat影像大都是混合像元，基于混合像元及其分解理論，確定地表比輻射率ε=fεv+(1-f)εi+dε，其中：εv和εi分別為植被比輻射率和裸露地比輻射率，通常取值0.985和0.960[13]；f為植被蓋度，f=(NDVI-NDVImin)/(NDVImax-NDVImin)；dε為地表幾何分布和內(nèi)散射效應(yīng)，dε=0.06 ×f×(1-f)．由于研究區(qū)位于北半球中緯度地區(qū)，因此在獲取當(dāng)日近地面氣溫T0基礎(chǔ)上，利用Ta=16.011 0 + 0.926 21T0計算得到大氣平均作用溫度[13]．由于大氣透過率較難獲取，本文借鑒覃志豪[10]等提出的大氣透過率估算方程進(jìn)行大氣透過率參數(shù)的估算(表1)．

表1 大氣平均作用溫度與近地面氣溫關(guān)系式(覃志豪，2003)[13]Tab.1 The relationship between the average temperature of atmosphere and the ground temperature

(3)地表溫度計算

以地表比輻射綠、大氣平均作用溫度和大氣透過率為實際地表溫度計算的核心參數(shù)，基于上述計算結(jié)果，利用公式(3)計算得到實際地表溫度．

(3)

式中：TS為實際地表反演溫度；Ta為大氣平均作用溫度；Tb為亮度溫度；C和D為中間過程變量，C=ετ，D=(1-τ)×[1+(1-ε)τ]；a和b為擬合系數(shù)，通常取-67.355 351和0.458 606；ε和τ分別為地表比輻射率和大氣透過率[8]．基于(3)計算得到咸陽市1988、1995、2006和2019年四個時期的地表溫度數(shù)據(jù)．在對計算結(jié)果進(jìn)行歸一化處理[14]的基礎(chǔ)上得到咸陽市歸一化溫度數(shù)據(jù)(圖2)．

圖1 基于中誤差劃分的咸陽歸一化溫度時空分布圖Fig.1 TheSpatiotemporal distribution of normalized temperature in Xianyang based on MSE

圖2 1988-2019年咸陽市不同熱島類型數(shù)量變化圖Fig.2 The changes of the different urban heat island types of Xianyang City from 1988 to 2019

3 分析與討論

3.1 熱力景觀格局變化分析

基于上述得到的咸陽市1988、1995、2006和2019年溫度數(shù)據(jù)．運用Vector Utilities模塊，將影像由Raster轉(zhuǎn)換為Vector格式，并在ArcGIS10.5平臺下，經(jīng)歸一化處理后分別得到不同時相的熱環(huán)境數(shù)據(jù)，結(jié)果見表2．

由表2可知：1988年常溫區(qū)面積為431.31 km2，占咸陽市總面積的79.75%；熱島區(qū)和強熱島區(qū)面積為57.86 km2，占總面積的10.66%；綠島區(qū)和強綠島區(qū)面積為51.97 km2，占總面積的9.87%，由此可見1988年咸陽市常溫區(qū)占主導(dǎo)地位，其次為熱島區(qū)域，最后為綠島區(qū)域．1995年常溫區(qū)面積為361.24 km2，占咸陽市總面積的66.56%；熱島區(qū)和強熱島區(qū)面積為90.58 km2，占總面積的16.69%；綠島區(qū)和強綠島區(qū)面積為90.92 km2，占總面積的16.75%，表明1995年咸陽市常溫區(qū)繼續(xù)占主導(dǎo)地位，其次為熱島區(qū)域，最后為綠島區(qū)域．2006年常溫區(qū)面積為451.55 km2，占咸陽市總面積的86.05%；熱島區(qū)和強熱島區(qū)面積為 57.56 km2，占總面積的10.96%；綠島區(qū)和強綠島區(qū)面積為33.65 km2，占總面積的6.42%，表明2006年咸陽市常溫區(qū)繼續(xù)占主導(dǎo)地位，且面積顯著較1995年增加，其次為熱島區(qū)，最后為綠島區(qū)．2019年常溫區(qū)面積為326.66 km2，占咸陽市總面積的60.19%；熱島區(qū)和強熱島區(qū)面積為175.18 km2，占總面積的32.27%；綠島區(qū)和強綠島區(qū)面積為39.03 km2，占總面積的7.53%，由此表明盡管2019年咸陽市常溫區(qū)繼續(xù)占主導(dǎo)地位，但熱區(qū)域顯著增加，常溫區(qū)減少面積主要流向了熱區(qū)域；同時，綠區(qū)域較2006年表現(xiàn)為微小幅度增加的趨勢．由此可見，1988～2019年間咸陽市始終常溫區(qū)占主導(dǎo)地位，且2006年占比最大為86.05%，2019年占比最小為60.19%；熱區(qū)域面積次之，且2019年占比最大為32.27%．綜合分析：1988～2019年31年間熱區(qū)域變化幅度不大，綠區(qū)域占總面積最小，但整體呈現(xiàn)下降的趨勢．

表2 不同年份咸陽市歸一化溫度面積統(tǒng)計表Tab.2 The Statistical table of normalized temperature area in Xianyang in 1988、1995、2006 and 2019

3.2 熱力景觀數(shù)量變化分析

為了進(jìn)一步剖析1988～2019年咸陽市熱力景觀的變化情況，以1988、1995、2006和2019年為時間節(jié)點分別計算咸陽市不同熱力斑塊的變化情況(圖3)．結(jié)合圖3和表2可知：1988～1995年，咸陽市常溫區(qū)和強綠島區(qū)面積持續(xù)減少，且常溫區(qū)面積減幅最大，累計減少70.07 km2，年均減少10.01 km2．綠島區(qū)、熱島區(qū)和強熱島區(qū)面積均增加，其中綠島區(qū)面積累計增加41.1 km2，年均增加5.88 km2；強熱島區(qū)面積增幅最小，累計增加2.98 km2．通過轉(zhuǎn)移矩陣分析發(fā)現(xiàn)：常溫區(qū)減少的面積主要流向綠島區(qū)和熱島區(qū)，強熱島區(qū)面積的增加主要源自于熱島區(qū)域．1995～2006年，常溫區(qū)和強熱島區(qū)面積持續(xù)增加，其中常溫區(qū)增幅最為顯著，累計增加90.31 km2，年均增加10.03 km2．同時，熱島區(qū)、綠島區(qū)和強綠島區(qū)均表現(xiàn)為減少的趨勢；熱島區(qū)和綠島區(qū)面積減幅顯著，9年間熱島區(qū)和綠島區(qū)累計減少33.2 km2和57.28 km2，強綠島區(qū)面積基本保持不變．通過轉(zhuǎn)移矩陣分析發(fā)現(xiàn)，減少的熱島區(qū)和綠島區(qū)均流入常溫區(qū)．因此，2006年咸陽市整體熱環(huán)境較1995年呈現(xiàn)惡化的趨勢．2006～2019年，除了常溫區(qū)面積急劇減少外，強熱島區(qū)、熱島區(qū)、綠島區(qū)和強綠島區(qū)均表現(xiàn)為面積增加的趨勢，且熱島區(qū)增幅最為顯著，13年間累計增加102.71 km2，其次為強熱島區(qū)域，累計增加14.91 km2，綠島區(qū)和強綠島區(qū)變幅最小，累計增加面積3.88 km2和1.52 km2．綜合分析1988～2019年31年間咸陽市不同熱力景觀面積變化特征，發(fā)現(xiàn)31年間熱島區(qū)域顯著增加，累計增幅99.25 km2，強熱島區(qū)增加18.07 km2；同時，常溫區(qū)減幅最為顯著，31年間累計減少104.65 km2，變化比占咸陽市總面積的19.28%．進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，咸陽市31年間熱環(huán)境整體表現(xiàn)為加劇的趨勢，同時，局部熱環(huán)境惡化顯著．

3.3 熱力景觀格局演變分析

景觀格局既是景觀異質(zhì)性的體現(xiàn)，又是人類活動與各種生態(tài)過程在不同尺度上綜合作用的結(jié)果．城鎮(zhèn)熱環(huán)境景觀是城鎮(zhèn)與周圍環(huán)境相互作用而形成的，是人工干預(yù)城鎮(zhèn)局地生態(tài)系統(tǒng)導(dǎo)致局地氣候變異的熱力學(xué)表現(xiàn)[15]．本文從斑塊、類型和景觀三個層次擇斑塊總數(shù)(NP)、景觀形狀指數(shù)(LSI)、周長-面積分維數(shù)(PAFRAC)和聚集度指數(shù)(CONTAG)4個指標(biāo)[16]用以分析咸陽市1988～2019年31年間熱力景觀格局的演變特征．基于ENVI5.2平臺，采用中誤差劃分的方法將研究區(qū)熱力景觀類型劃分為五大類，利用ARCGIS10.5平臺將分類后數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為ARCGRID格式，最后利用景觀分析軟件FRAGSTATS4.2分別計算了不同時相反演結(jié)果的景觀指數(shù)(表3，表4)．

表3 咸陽市熱力景觀格局統(tǒng)計表Tab.3 The statistics table of thermal landscape pattern of Xianyang City

表4 咸陽市聚集度指數(shù)統(tǒng)計表Tab.4 The statistics table of CONTAG index of Xianyang City

NP指數(shù)變化分析：咸陽市強綠島區(qū)斑塊數(shù)1988～1995年呈現(xiàn)小幅增加的趨勢，1995～2006年呈現(xiàn)較大幅度增加的趨勢，11年間斑塊數(shù)累計增加21個；2006～2019年，強綠島區(qū)NP個數(shù)呈現(xiàn)減少的趨勢，13年間累計減少12個．分別提取強綠島區(qū)并利用ArcGIS空間疊加分析功能，對比分析1988年和1995年NP變化發(fā)現(xiàn)，該時間段增加的強綠島斑塊主要集中在渭河沿岸地區(qū)．綠島區(qū)斑塊數(shù)1988～1995年呈現(xiàn)減少的趨勢，7年累計減少270個．1995年之后呈現(xiàn)較大幅度增加的趨勢，截至2006年，綠島區(qū)斑塊數(shù)較1995年增加459個，2019年綠島斑塊數(shù)較2006年呈現(xiàn)小幅度減少的趨勢，13年間累計減少32個．分析原因主要是由于城市的快速發(fā)展，使得具有高吸熱的建設(shè)用地取代自然地表覆蓋所致．常溫區(qū)2006～2019年13年間，NP指數(shù)呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，1988～2006年，該時間段常溫區(qū)NP指數(shù)增加明顯，累計增加斑塊697個，主要是由于土地利用方式的改變所致，通過空間疊加對比發(fā)現(xiàn)，變化最為劇烈的區(qū)域主要集中在城市周邊地區(qū)．2006年之后，常溫區(qū)斑塊數(shù)表現(xiàn)為減少的趨勢，13年間累計減少147，分析原因在于耕地等較低熱熔的土壤覆被類型被水泥、瀝青等高吸熱材料代替所致．熱島區(qū)斑塊指數(shù)呈現(xiàn)先持續(xù)減少，后較大幅度增加的趨勢，且變化的區(qū)域主要集中在咸陽市的東北方向．同時相比1988年，高溫區(qū)變化主要呈現(xiàn)基于原熱區(qū)域的片狀擴展與延伸．強熱島斑塊呈現(xiàn)先增加后持續(xù)減少的趨勢，1988～1995年累計增加199個，之后截止到2006年，NP指數(shù)累計減少124，之后表現(xiàn)為增加的趨勢，13年間累計增加強熱島斑塊63個．分析原因在于土地利用類型的轉(zhuǎn)變導(dǎo)致的區(qū)域地表熱輻射平衡被打破所致．

(2)LSI變化分析：咸陽市強綠島區(qū)景觀形狀指數(shù)1988～1995年7年間持續(xù)減少，1995～2006年11年間又急劇增加，之后2006～2019年13年間較小幅度減少．表明強綠島區(qū)斑塊形狀在城市化的不同階段整體趨于簡單化．綠島區(qū)1988～1995年7年間斑塊復(fù)雜度總體表現(xiàn)為降低的趨勢，累計減少11.8，表明在改革開放不久后的咸陽市該時間段綠島區(qū)景觀形狀趨于規(guī)則化，與當(dāng)時的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展模式相一致．1995年后綠島區(qū)景觀形狀指數(shù)呈現(xiàn)持續(xù)上升的趨勢，至2019年累計增加9.6，表明自1995年后市場經(jīng)濟發(fā)展以來，咸陽市綠島區(qū)景觀形狀伴隨經(jīng)濟市場復(fù)蘇與多元化發(fā)展模式，綠島區(qū)斑塊逐漸趨于破碎化和復(fù)雜化，這與城市在這一時間段開始規(guī)?；ㄔO(shè)起步相一致．常溫區(qū)1988～2006年18年間斑塊形狀指數(shù)持續(xù)變小，表明常溫斑塊在這一時期趨于復(fù)雜化；2006年后則呈現(xiàn)規(guī)則化特征，前者是因為組成常溫地表覆被不斷遭遇無序建設(shè)與開發(fā)的結(jié)果，而后者則是城鎮(zhèn)化體系及其空間格局基本形成，同時城鎮(zhèn)化建設(shè)更加注重規(guī)劃、有序開發(fā)的結(jié)果．熱島區(qū)景觀形狀指數(shù)1988～2019年31年間呈現(xiàn)先小幅增加，后大幅度降低，降幅為13.1，之后又增加的趨勢，分析原因在于2002年西咸一體化政策實施后，城市開發(fā)強度和速度不斷加快，城市地表覆被急劇變化，且已有的城鎮(zhèn)空間格局中城鎮(zhèn)生態(tài)建設(shè)中的公園、綠地等低容物質(zhì)的大量出現(xiàn)，使得城鎮(zhèn)熱島區(qū)域形狀復(fù)雜度降低后又增大的趨勢．熱島區(qū)景觀形狀復(fù)雜度指數(shù)呈現(xiàn)先升高，后降低又持續(xù)走高的趨勢．分析原因一方面是由于城市組團(tuán)類型建筑在2000年后不斷涌現(xiàn)，另一方面城市開發(fā)強度、空間和格局更加緊湊的結(jié)果．

(3)PAFRAC變化分析：31年間咸陽市強綠島區(qū)斑塊分維數(shù)呈現(xiàn)小幅降低的趨勢，表明強綠島區(qū)的斑塊趨于規(guī)則化，主要原因是城市進(jìn)一步開發(fā)建設(shè)使得城市水體及高密度綠化區(qū)呈現(xiàn)單一化、有序化．綠島區(qū)和強熱島區(qū)呈現(xiàn)較為相近的變化規(guī)律，即先持平后小幅增加．常溫區(qū)和熱島區(qū)則整體表現(xiàn)為小幅增加的趨勢，表明改革開放經(jīng)濟快速增長的同時，熱斑塊復(fù)雜度增加，城市土地利用異質(zhì)性加??；2006年后又表現(xiàn)為小幅減少的趨勢，表明西咸一體化進(jìn)程不斷加快過程中，咸陽市通過合理的城市規(guī)劃、增加綠化及水域面積等相關(guān)措施使得常溫區(qū)域斑塊趨于規(guī)則化．

(4)CONTAG變化分析：咸陽市景觀聚集度指數(shù)由1988年的51.224減少到1995年的49.651，表明咸陽市7年間土地利用整體趨于復(fù)雜化與破碎化，進(jìn)而導(dǎo)致許多離散小斑塊的產(chǎn)生，究其原因是大面積優(yōu)勢斑塊被不斷擴張的離散型城鎮(zhèn)建設(shè)用地不斷替代和沖擊的結(jié)果；到2006年CONTAG指數(shù)增加到54.918，較1995年增加了5.267；至2019年景觀聚集度指數(shù)則高達(dá)59.254．1988～2019年31年間CONTAG指數(shù)整體增加8.03，表明咸陽市熱環(huán)境景觀格局趨于整體化，究其原因是咸陽市大規(guī)模建設(shè)過程相對完成，地表覆被格局已基本形成所致．

3.4 熱力景觀的空間演變特征分析

為了進(jìn)一步剖析不同時間節(jié)點，咸陽市強熱島區(qū)和熱島區(qū)兩類熱力景觀的空間演化過程，基于GIS提供的度量地理分布功能，采用中心要素和利菲弗方向性分布算法，刻畫不同時間節(jié)點的熱環(huán)境區(qū)域空間位置及伴隨時間的推移軌跡，結(jié)果見圖3所示，用以分析隨時間變化和城市不斷發(fā)展，城市強熱島區(qū)和熱島區(qū)兩類熱力景觀的空間演變特征．

圖3 強熱島區(qū)(左)和熱島區(qū)(右)1988～2019年重心分布空間移動軌跡圖Fig.3 Spatial movement track of gravity center distribution in strong heat island area (left)and heat island area (right)from 1988 to 2019

由圖3可知，1988～1995年7年間強熱島區(qū)中心分布呈現(xiàn)由西向東的趨勢，之后向咸陽市東北方向偏移，2006～2019年13年間強熱島區(qū)中心點位繼續(xù)向東北方向偏移，且該時間段偏移量最大．結(jié)合咸陽市地圖可以看出，2019年咸陽市強熱島區(qū)的中心點位已經(jīng)由原咸陽市舊城區(qū)開始轉(zhuǎn)向空港新城方向，特別是2010年以后空港新城的高強度開發(fā)與建設(shè)已經(jīng)導(dǎo)致該區(qū)域成為新的強熱島區(qū)域，由于該區(qū)域的存在與影響，整體導(dǎo)致咸陽市強熱島區(qū)域的空間走向偏向東北方．對于熱島區(qū)而言，1988～1995年7年間咸陽市熱島區(qū)域中心偏向東南方向，之后偏向北方，2006年以后，熱島區(qū)域繼續(xù)偏向東北方，但增加幅度小于強熱島區(qū)，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，強熱島區(qū)和熱島區(qū)的空間發(fā)展方向相一致，但強熱島區(qū)比熱島區(qū)的發(fā)展空間跨度更大，表明在空港附近由原有的低熱容的地表覆蓋被高熱熔的水泥、柏油等下墊面所取代，具有高熱容吸熱、儲熱能力強的建筑材料的廣泛使用，使得咸陽市強熱島區(qū)和熱島區(qū)變化顯著．以標(biāo)準(zhǔn)差橢圓走勢可以看出，無論是強熱島區(qū)還是熱島區(qū)，它們的宏觀走勢均由西南方向走向東北方向．且熱島區(qū)域在偏向東北方的同時，更多的偏向東方，即西咸一體化所在的西咸新區(qū)．由此表明，咸陽市空間熱力景觀格局隨著西咸新區(qū)、空港新城等的不斷建設(shè)與完善，已經(jīng)形成了新的熱力格局．認(rèn)識和了解咸陽市熱力中心的動態(tài)演變有利于后期合理規(guī)劃和制定相應(yīng)的緩解城市熱環(huán)境的策略．

4 結(jié)論

本文以1988、1995、2006和2019年四個時相的熱紅外波段為主要數(shù)據(jù)源，基于單窗算法和中誤差劃分方法得到了不同時相地表溫度數(shù)據(jù)，歸一化處理后，借助景觀生態(tài)學(xué)理論和地理空間度量方法對咸陽市1988～2019年31年間的熱力景觀格局變化特征進(jìn)行分析，得到以下結(jié)論：

(1)咸陽市1988～2019年31年間不同熱力景觀類型面積大小整體表現(xiàn)為：常溫區(qū)>綠島區(qū)>熱島區(qū)>強熱島區(qū)>強綠島區(qū)；2019年常溫區(qū)和綠島區(qū)占地面積較1988年減少了21.75%，且主要流向熱島區(qū)和強熱島區(qū)，表明咸陽市熱力環(huán)境呈現(xiàn)惡化的趨勢．

(2)常溫區(qū)是咸陽市1988～2019年31年間熱力景觀斑塊變化數(shù)量最多的類型，累計減少面積104.65 km2；其次是熱島區(qū)，31年間累計增加99.5 km2；變化幅度最小的是強綠島區(qū)，31年間累計減少了2.24 km2．經(jīng)過對比分析不同熱力景觀格局的演變過程，發(fā)現(xiàn)熱島區(qū)增加的面積主要源自于常溫區(qū)．

(3)熱力景觀指數(shù)分析表明：1988～2019年31年間咸陽市常溫區(qū)熱力景觀類型占主導(dǎo)地位；景觀斑塊形狀復(fù)雜度整體降低，這與周長～面積分維數(shù)指數(shù)和聚集度指數(shù)反映結(jié)果相一致．分析其成因最根本的是城市化進(jìn)程導(dǎo)致城市用地類型占主導(dǎo)地位及城鎮(zhèn)化大規(guī)模建設(shè)過程基本完成所致．

(4)咸陽市熱島景觀和強熱島景觀整體呈現(xiàn)由西南向東北方向的走勢．其中強熱島區(qū)中心點位的走勢受空港新城版塊的建設(shè)顯著，而熱島區(qū)走勢受西咸一體化政策影響顯著．