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摘要：城市热岛效应关乎城市居民的生产生活，对于城市热岛效应的研究可以指导城市建设来改善城市的热环境。目前对于城市热岛效应的宏观研究较为丰富，对于较为微观层面的研究相对较少，因此，通过合肥市统计年鉴对人口密度、产业布局等要素进行分析研究，利用大气校正反演地表温度的方法研究城市热岛变化的客观情况，通过分析研究人口密度、产业布局变化规律与城市热岛变化的客观情况之间的关系，确定要素对于城市热岛的影响，并针对这些要素提出相关建议，为城市居民营造良好舒适的生活环境。

关键词：热岛效应；影响因素；合肥市区；

引言：根据预测，全球城市人口将，在2050年增加到64亿；由于人口的的大规模集聚，未来全球一半以上的人口将受到城市热岛效应的影响。1906—2005年地球表面的平均温度上升了0.74℃， 1850年以来最暖的12个年份中有11个出现在1995—2006年。城市热岛效应提高了冠心病、心脏病等疾病发病率，加重呼吸系统疾病。同时，温度较高的热环境使城市居民的死亡率和患病率明显上升，增加了城市居民的健康风险。目前对于城市热岛效应的宏观研究较为丰富，有学者从宏观区域的视野进行研究，有学者通过国内外比较进行研究，有学者通过气象监测数据进行研究；对于多要素叠加的微观研究没有那么丰富，因此通过研究城市热岛效应演变的趋势与人口密度以及产业布局等要素的演变趋势之间的关系，可以得到城市热岛形成的相关原因，并可以针对这些要素提出相关建议，为城市营造良好舒适的生活环境。

1研究区概况

合肥市系安徽省会，是长三角都市群经济协调会城市和皖江城市带和合肥都市圈的核心城市。合肥市区包括了瑶海区、庐阳区、蜀山区以及包河区四个行政区，其中庐阳区，位于合肥市中北部，东以板桥河为界与瑶海区相望，西与肥西县毗邻，南连包河区、蜀山区，北与长丰县接壤，总面积139.32平方千米；蜀山区，位于合肥市区西南部，总面积663平方千米，实际管辖面积约310平方千米；包河区，地处合肥市区东南部，巢湖北岸，是合肥市的中心城区之一，地处江淮丘陵地带，地势较平坦，北高南低，属北亚热带季风性湿润气候，四季分明，气候温和；总面积340平方千米（其中巢湖水域面积70平方千米）；瑶海区，隶属于安徽省合肥市，位于合肥市区东部，行政区总面积247平方千米（实际管辖面积64.4平方千米）；2021年市区总人口为2470941人。

2研究数据与研究方法

2.1研究数据

2.1.1统计数据

通过查询合肥市统计局的统计年鉴，分析整理其中有关人口以及产业的相关数据，根据研究需要提取2011年、2016年以及2021年的人口以及产业相关数据并加以分析。

2.1.2遥感数据

为了可视化研究合肥市区城市热岛演变的客观情况，在地理空间数据云网站，检索合肥市区2011年至2021年云量低于百分之十的遥感数据，根据研究需要，下载了合肥市夏季2016年7月25日以及2021年6月5日的Landsat 8 OLI_TIRS卫星遥感数据以及2011年4月23日的Landsat5TM卫星遥感数据，为可视化研究合肥市区城市热岛效应提供最基础的数据支持。

2.2研究方法

2.2.1大气校正法反演地表温度法

首先利用软件ENVI对遥感影像进行辐射定标，然后进行地表亮温的计算，利用公式：

B（Ts）为地表亮温；ε为卫星接收的热辐射值；Ts为地表比辐射率；t为大气在热红外波段的透过率；L↑为大气上行辐射亮度；L↓为大气下行辐射亮度; Lλ为卫星传感器接收到的热红外辐射亮度值。

然后计算植被覆盖度，计算公式为：

NDVI（normalized difference vegetation index）为归一化植被指数；NDVIs为无植被覆盖的NDVI值；NDVIv为全植被覆盖的NDVI值，即纯植被像元NDVI值。

使用 NDVI阈值法计算地表比辐射率，计算公式为

通过普朗克函数可得地表温度，其计算公式为

得出地表真实温度Ts，其中k1和k2为传感器的常量。

通过地表温度反演方法，可以制作出2011年、20216年以及2021年的地表温度分布情况图，通过这三张地表温度分布情况图可以直观看出城市热源，找出城市热岛效应的主要发生地，并进行多要素叠加分析，找出要素与城市热岛之间的相关性。

3相关要素与热岛演变

3.1人口密度

庐阳区与蜀山区人口密度保持较为平稳，经过数十年的人口流动，而包河区的人口密度逐步增长并超过了瑶海区。这一人口密度变化说明了，在合肥市区这一范围以内，市区南部的人口密度随着城市的发展逐渐增加，即市区南部的人口集聚程度也越来越高。

由于合肥市区基础设施的逐步完善以及行政区划的调整，城市的东南部成为合肥市区的重要发展方向之一，由于城市建设用地扩张，包河区的新建城区无论是就业环境还是生活环境，品质都较为优越，也就促使合肥市乃至安徽省的人口向合肥市区的东南部集聚。

3.2产业布局

由表2合肥市区各年度企业数量可以看出，合肥市区内的瑶海区、庐阳区以及蜀山区的企业数量逐年减少，而包河区的企业数量在全市企业数量锐减的情况下保持稳定且增长，说明合肥市的产业布局逐步精简化，并且在空间上逐步靠向包河区。

合肥市的工业用地主要布置在瑶海区北部，蜀山区东南部以及包河区的西南部，且主要产业包括汽车及零部件制造、装备制造、家用电器、食品及农副产品加工、平板显示及电子信息、光伏及新能源，由于工业生产会产生大量的人工热能，工业用地的布置也是影响城市环境热舒适的重要部分。

3.3城市热岛演变

城市热岛效应演变可以通过城市地表温度来反应，经过地表温度反演的方法计算得到2011年、2016年以及2021年的合肥市区地表温度分布情况图（如图1、图2、图3），由于卫星遥感数据不是不同年份的同一个月，2011年合肥市区地表卫星遥感数据的日期为四月二十三日，2016年合肥市区地表卫星遥感数据的日期为七月二十五日，2021年合肥市区地表卫星遥感数据的日期为六月五日，导致当日最高温与最低温差值较大，但仍然可以看出合肥市区的高温密集处的变化情况。

由2011年、2016年以及2021年合肥市区地表温度分布情况演变可以发现蜀山区东南部地区以及瑶海区北部地区的温度一直是城市热岛效应的热源，且在城市发展过程中蜀山区东南部地区以及瑶海区北部地区地表热源斑块扩张较为明显；靠近巢湖地区以及西北方向的水库周边地区地表温地较低且变化不明显；合肥市区西北部热岛效应不明显。

合肥市区老城区的地表温度较为稳定，城市热岛较为明显的地区主要集中于城市周边的工业园区，尤其以合肥市区南部集聚的工业园区所处区域极为明显，是合肥市区最主要的热源。

4结论与建议

4.1结论

合肥市区地表温度逐步增加与城市工业用地布局有关，蜀山区西南部地区工业园区较多，工业生产产生大量人工热能，在短时间内难以迅速扩散，导致该地区夏季地表温度明显高于城市其他地区，同时，该地区也是导致合肥市区中最大的城市热岛效应的热源。因此，可以从城市工业用地布局着手，深化合肥市区工业用地布局的合理性，从多个角度如电力、通信、交通等视角深入探究未来合肥市区的工业用地的布局。

合肥市区地表温度变化与人口密度变化有关，根据表1合肥市区人口密度统计可以看出，瑶海区人口密度随着城市增长而增加，再根据图1以及图2图3的合肥市区夏季地表温度分布情况图可以看出，瑶海区地表温度变化与居住用地扩张较为吻合，可以得出人口密度变化也是促进城市热岛效应的一个重要因素，因此，在缓解合肥市区热岛效应的实践中，可以从人口密度这一要素着手对缓解城市热岛效应进行深入研究。

4.2建议

4.2.1有序分散布置城市工业园区

由于工业生产是城市主要热源之一，将城市工业园区进行分散布置可以有效缓解城市的热岛效应。分散布置不是简单地进行空间布局，而是根据城市工业生产的相关程度进行合理集中，在保证交通等基础设施建设的前提之下，对于不太相关的甚至不相关的工业进行分散布局，既保证工业园的集聚生产需求，又使得城市的工业园区得以分散布局，有效降低城市热源产生源头的集中程度。

对于城市中已建成的工业园区，尽量保持现状，严格管控新建的工业园区的规模、生产类型，在工业用地规划中，将新批的工业用地分散于城市周边，不过分追求规模，但是注重规模效应，在源头上管控城市工业生产所产生的城市热源。

4.2.2引导建设多层及小高层住宅

除了工业生产会产生大量的人工热源以外，由于城市人口的大量集聚，集聚生活所产生的的热工热源也是促使城市热岛的重要原因之一，因此可以在城市建设的过程中，减少高层住宅以及超高层住宅的建设，引导城市住宅建筑建设以多层为辅、以小高层为主，降低新建住宅楼的人口集聚程度，对于住宅区的品质提升也具有一定的促进作用。

4.2.3建设生态公园以及绿地系体系

城市公园中的绿地、水体作为一种城市景观，能够通过光合作用、蒸腾和蒸散作用降低地表温度，这种降温效应被称为 “冷岛效应”。研究表明，植被具有明显的降温效果，在植物的运用上优先选择乡土植物，乡土植物苗源丰富、适应本地区的气候长势较好，同时可以保护本土物种多样性，更有利于营造多样的植物景观，因此，建设城市绿地公园是缓解城市热岛效应的重要手段之一，可接结合城市水体建设城市湿地公园，增加城市绿地面积的同时还能够有效缓解城市的雨洪压力，给城市居民提供休憩游乐场所；还可以结合城市自然绿化，串联成为网络，形成城市绿网，最终还可以缓解城市的热岛效应。

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