【文章导读】城市建成环境对地表温度的影响及其空间关系

▲ 图2 | 研究思路

▲ 图3 | 碑林区地表温度空间分布

碑林区建成环境呈现明显的空间异质性，如图4中建筑面积、城市路网、NDISI和POI的高值区多集聚于碑林区北部的明城墙以内，属于典型的老城区，社会经济发展较好，商业服务业设施密集，是城市居民游憩购物的主要场所，但建筑高度普遍偏低。在碑林区东部，建筑面积、建筑高度等出现明显的空白区域，而NDVI较高，NDISI较低，表明植被覆盖度较好，不透水面较少。该区域主要为兴庆宫公园，总占地面积52 hm²，其中湖面10 hm²，绿地面积30.2 hm²，绿地覆盖率近90%，故建筑物较少，多以园林景观为主。

碑林区地表温度的空间集聚类型主要为“高-高”和“低-低”两种（图5），其中高温区集聚分布在北部的明城墙以内，而低温区则分布在东部的兴庆宫公园附近。

 2.4.1 空间回归模型选择 

通过对比拉格朗日乘数（LM-lag，LM-error）及其稳健性（Robust LM-lag，Robust LM-error）发现均通过了0.1%显著性检验（表3），根据Anselin模型选择判别标准, 在四者显著性相同的情况下，应选择LM检验值较大的模型，故选取SLM为空间回归模型。

▲ 表3 | OLS模型诊断

 2.4.2 空间回归模型估计结果 

通过对比相关参数发现，SLM模型的整体拟合效果要优于SEM模型（表4）。这表明碑林区地表温度存在实质的空间依赖性，而非干扰性的空间依赖性。在SLM模型中，城市地表温度的空间滞后项回归系数W_LST值为0.96，且通过0.1%显著性检验，说明格网内的地表温度除了受到建成环境的影响，还与邻近格网的地表温度存在显著正相关性。

（1）碑林区地表温度的空间集聚特征主要为“高-高”和“低-低”两种类型，城市的热岛区主要集中在碑林区北部，冷岛区则分布在东部和西部。

（2）城市地表温度的主要增温因子为归一化不透水面指数（NDISI）和建筑密度（BD），降温因子为路网密度（RD）、水体比例（PW）、绿地与广场用地比例（PGSL）、归一化植被指数（NDVI）和建筑高度差（BHS）。其中，NDVI在有水体的低温区降温效应较差，在无水体的高温区较好，而PGSL在空间上的降温效应不显著。

（3）空间滞后模型拟合效果要优于空间误差模型，在SLM模型中，地表温度的空间回归系数为正且较为显著，这表明碑林区内部地表温度除了与建成环境有关，还受到邻近地表温度影响，存在显著的空间扩散效应。

（4）城市热岛区地表温度的空间扩散主要与不透水面有关，冷岛区则以水体和绿地为主。由于城市蓝绿空间规模有限，高温区绿地和水体较少降温效果较差，而路网密度和建筑高度差与各等级地表温度均呈负相关性，尤其在高温区更为显著。

城市地表温度的增温因子主要以不透水面和建筑密度为主，这种特征在中国的大城市老城区更为显著。在城市化进程中，城市下垫面由绿地和水体为主的自然本底转变为以水泥、沥青等不透水面为主的人工本底，导致地表水分蒸腾蒸发作用减少，显热储存和传输增加，地表温度不断升高。同时，建筑密度的增加，减少了区域之间空气流通和热量交换的可能性，使其成为城市的“热岛”区。在降温因子中，除了传统的绿地和水体外，城市路网密度和建筑高度差均与地表温度呈负相关性，尤其高温区更为显著。这可能与建筑高度差的增加有利于空气的横向和竖向流通，以及建筑物自身产生的遮蔽效应有关。在30 m×30 m的格网尺度下，道路自身的宽度和长度以及两旁的绿化带，使其以条带状的形式将城市景观分割为不同区域，在一定程度上阻断了热岛的扩散，相关学者也发现城市道路或绿廊可以阻隔邻近景观的热平流。同时，人类社会经济活动对地表温度的影响可能存在限定条件，但对于人为热排放的合理量化和表征仍是后续关注的重点。