1 研究背景

准确定位城市热岛（SUHI）的关键节点和廊道是有效缓解SUHI的基础。但是，我们仍然缺乏适当的方法来描述它，尤其是考虑到SUH I和连通性（网络）之间的相互作用。具体而言，以前的研究非常关注栅格和矢量的图-基于标准的景观配置指标，该指标仅提供整个研究区域的整体统计信息，而没有进一步指出发生不同类型的斑块的位置。因此，通过逆向思维，我们尝试从图论理论出发提出一种新的首先构建城市“热岛网络”，明确“热岛网络”中的关键节点与廊道，而后通过运用蓝绿景观等措施高效精准“阻隔”或“破坏”这一网络中的关键节点与廊道来有效减缓城市与区域热岛效应，最终形成从“网络”出发到“斑块”落脚的完整的蓝绿景观降温理论与实践框架。

2 科学问题

（1）结合形态空间格局分析（MSPA）和生境可用性指数是否可以有效评估与缓解区域热岛效应?

（2）案例地区（珠三角）的关键廊道和节点在哪里？

（3）这一基于逆向思维过程的新的方法框架对区域热岛效应的缓解的理论与实践意义在哪里？

3 研究方法与过程

3.1 研究方法

3.1.1 MPSA分析

MPSA即形态空间格局分析，它是一种在图像中检测像素，并自动将像素数据分类的研究方法。通过这种方法，我们可以快速构建城市和区域热岛效应网。本研究将像素分为七大类别：中心类、桥梁类、闭环类、分枝类、边缘类、穿孔类、孤岛类。各种类别像素的定义见下表3-1。

表3-1 MPSA像素定义表

图3-1 MPSA运行案例

3.1.2 栖息地可用性指数理论

栖息地可用性指数用来表示一片区域的连接性。在热岛效应的研究中，我们可以利用栖息地可用性指数IIC（0<IIC<1）来表示这个地区对整体的贡献，进而来寻找热岛效应的关键节点和通道。

我们绘制出一张标注有连接线级别的区域地图，只要处理掉其中导致热岛效应的关键节点和通道，就可以有效的减轻热岛效应。

3.2 研究过程

中国南部的珠江三角洲地区是世界城市化最快的的地区之一，本次研究以该地区为例，计算出该地区相对地表温度，并将相对地表温度大于4的地区定义为热岛效应地区。

接下来我们用MPSA法将该热岛效应区域进行进一步分类，找出中心类地区，再利用栖息地可用性指数找出关键节点与通道，并对关键地区进行排序。

4 研究结果

（1）中心类地区热岛地区面积占据了大多数，且大多数中心类热岛效应区的相对地表温度高于6°C。此外，中心类地区会对边缘类地区产生影响，相对地表温度高于6°C的边缘类地区也占据了绝大多数（见下表4-1）。

（2）桥梁类地区、分枝类地区和孤岛类地区对地表温度敏感，相对地表温度在4°C至6°C的地区占据了绝大多数。我们可以通过降低地表温度来有效缓解这些区域的热岛效应（见下表4-1）。

（3）热岛效应在向生态用地扩散，分枝类和桥梁类区域面积在不断扩大（见下表4-1）。

表4-1 长江三角洲地区MPSA分类结果表

（4）根据栖息地可用指数的计算，我们将热岛效应区域按照重要性划分为五个等级，来定位对热岛效应贡献度高的地区。我们发现这些重点区域一直在变多，这也反映出这些年该区域热岛效应的不断加重，我们急需采取降温措施（如下图4-1）。

图4-1 栖息地可利用性指数等级图

5 研究讨论

5.1 从“斑块”到“网络”

研究发现，热岛效应区域的不同“斑块”间是会相互影响的，而过去的研究都是从单一“斑块”的角度来解决城市与区域热岛效应，比如通过量化蓝绿空间的阈值和形状来减轻热岛效应，忽略了热岛效应区域中存在的关键点与通道。

本次研究我们创新的从图论角度出发，采用将MPSA（形态空间格局分析）和栖息地可利用性指数相结合的新方法来研究热岛效应“斑块”间的相互作用。这种更高效、更细节的研究方法对发生热岛效应的地区进行了更精确的分类，并找出其关键节点与通道，从而更有效地减轻热岛效应。

图5-1 从“斑块”到“网络”的研究路径，再从“网络”出发到“斑块”落脚的完整的蓝绿景观降温理论与实践框架

5.2 研究不足之处

（1）本研究只提供了一种逆向思维框架，却未提供一个具体可行且适用于其他地区的构建热岛效应网络的方法。

（2）MPSA模型的精确度对尺度效应（粒度、空间范围等）较为敏感，后期的实验需要加入对尺度效应影响的研究。

（3）地表的热量是流动的，所以会被一些不可控因素影响（如风向风速），未来建立热网络是要考虑到这些不可控因素的影响。

（4）本次研究使用地表温度来构建热网络，这可能会忽略潜热感热交换和人为放热，所以日后的研究最好使用大气温度来构建热网络。

6 结论

本次研究放弃了过去的光栅矢量研究法，从图像角度创新地用MPSA和栖息地可用指数来量化每个区域在网络中的连接性，成功并精确定位重点地区。采取措施降低这些关键节点通道的地表温度能够高效率的缓解整个区域的热岛效应。

投稿作者：

白欣玉（上海海洋大学本科生，已保研复旦大学环境科学与工程系读研）

本期编辑：杨怡萱，复旦大学环境科学与工程系，城市生态与设计研究中心2020级硕士研究生。

本文审校：余兆武（复旦大学环境科学与工程系—城市生态规划与设计研究中心 研究员）