郭 振，胡 聃，* ，李元征，秦文翠，2

(1.中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100085;2.西南大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，重慶 400715)

隨著人類活動(dòng)的加劇，道路作為承擔(dān)交通運(yùn)輸功能的載體，已成為陸地生態(tài)系統(tǒng)中最為重要的人造景觀之一。縱橫交錯(cuò)的道路網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的中樞，其分布范圍之廣、發(fā)展速度之快，均是其他人工設(shè)施無(wú)法比擬的［1－2］。道路系統(tǒng)在為人類社會(huì)帶來(lái)巨大效益的同時(shí)，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)及環(huán)境的各種負(fù)面影響也在日漸顯現(xiàn)。作為網(wǎng)狀人工構(gòu)筑物，道路貫穿于各類景觀中，不但阻礙了原有相鄰斑塊間的生態(tài)過(guò)程、增加了景觀破碎度，也對(duì)周邊生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生大量物質(zhì)流、能量流和信息流的輸入［3－4］。研究表明，道路及其承載的交通流所產(chǎn)生的環(huán)境影響，范圍往往數(shù)十倍于道路自身寬度，而這一影響至少涉及到全球陸地面積的15%—20%［5－6］。在我國(guó)，受道路網(wǎng)絡(luò)影響的國(guó)土面積也占到了18%以上［7－8］，而這些影響長(zhǎng)期被人們所忽視。隨著人們對(duì)道路建設(shè)產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的日漸關(guān)注，道路生態(tài)學(xué)也隨之成為生態(tài)學(xué)中重要的前沿領(lǐng)域［9］。20世紀(jì)90年代末隨著GIS技術(shù)的興起，道路生態(tài)學(xué)的研究重點(diǎn)開(kāi)始由局部的環(huán)境污染、野生動(dòng)物公路傷害等研究逐步轉(zhuǎn)向道路網(wǎng)絡(luò)、道路影響域等相關(guān)領(lǐng)域［10］。

城市道路作為重要的市政基礎(chǔ)設(shè)施，其面積一般占建成區(qū)面積1/4以上，是城市中人類活動(dòng)最為頻繁、劇烈的場(chǎng)所。較其它非城市化區(qū)域，城市道路路網(wǎng)密度更大，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更為復(fù)雜［11］。城市道路的發(fā)展在一定程度上擠占了城市生態(tài)用地空間。同時(shí)，其又是典型的硬化地表類型，柏油、混凝土等路面材料改變了原先下墊面的熱力學(xué)屬性，影響氣地之間自然的水、熱及相關(guān)物質(zhì)、元素交換。城市道路及兩旁的高大建筑形成了城市環(huán)境中典型的街道峽谷群，對(duì)于降低風(fēng)速以及在靜穩(wěn)天氣條件下顆粒污染物的產(chǎn)生均有一定的促進(jìn)作用［12－13］。而目前定量分析城市道路與城市生態(tài)環(huán)境因子變化關(guān)系，尤其是從路網(wǎng)空間特征角度開(kāi)展的研究并不多見(jiàn)。近幾年研究表明，北京地區(qū)熱島效應(yīng)穩(wěn)定存在，并有加劇的趨勢(shì)［14－16］。隨著能源密集型、污染型企業(yè)基本遷出城區(qū)，城市道路建設(shè)及交通流的生態(tài)影響顯得更為突出。本研究以北京為例，通過(guò)面向?qū)ο蟮倪b感解譯及實(shí)地測(cè)量，建立道路系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫(kù)，利用Landsat TM反演獲得LST及NDVI空間數(shù)據(jù)，通過(guò)建立不同大小的分析網(wǎng)格，研究道路長(zhǎng)度、面積、結(jié)點(diǎn)數(shù)等路網(wǎng)要素空間特征與LST、NDVI的相關(guān)性，以期為進(jìn)一步研究城市人工設(shè)施建設(shè)對(duì)城市生態(tài)環(huán)境的影響以及為規(guī)劃部門生態(tài)用地空間優(yōu)化配置提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)

1.1 研究區(qū)概況

北京是中國(guó)建成區(qū)面積最大的城市，2012年北京全市常住人口2069.3萬(wàn)人，人均GDP達(dá)13797美元［17］。北京城市道路建設(shè)發(fā)展迅猛，每年路網(wǎng)加密工程穩(wěn)步推進(jìn)。2000年至2010年，城八區(qū)道路總里程由2470 km增長(zhǎng)到6355 km，道路面積由350.2 hm2增長(zhǎng)到939.5 hm2，分別較10a前提高了2.57倍和2.68倍，路網(wǎng)密度達(dá)到人均2.8 m2，北京城區(qū)路網(wǎng)以環(huán)形為主，先后建設(shè)了二至六環(huán)快速路，其它道路多以此為依托，形成與經(jīng)緯線平行的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由中心向外的輻射狀道路將內(nèi)外環(huán)路連通起來(lái)。本研究區(qū)邊界為五環(huán)路外接矩形(116°12'—116°32'E，39°45'—40°1'N)，面積為 859 km2。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

道路的路幅類型及寬度數(shù)據(jù)來(lái)自空間抽樣調(diào)查，實(shí)地調(diào)查中使用激光測(cè)距儀(Leica D5)及GPS(Trimble JUNOSB)，共采集238條(快速路34條、主干道53條、次干道75條、支路44條、胡同路32條)五環(huán)內(nèi)不同區(qū)段、不同建造年代的有效道路信息。道路空間數(shù)據(jù)由2009年QuickBird影像數(shù)據(jù)進(jìn)行面向?qū)ο蠓椒ǖ奶崛?，以及?duì)公開(kāi)出版的北京城區(qū)專題地圖的數(shù)字化獲得。路網(wǎng)結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)通過(guò)ArcGIS軟件平臺(tái)對(duì)線狀道路進(jìn)行交集運(yùn)算獲得，并通過(guò)拓?fù)浞治鋈コ隋e(cuò)誤的偽結(jié)點(diǎn)及因數(shù)據(jù)來(lái)源不同形成的重復(fù)節(jié)點(diǎn)。LST及NDVI數(shù)據(jù)采用2010年8月TM遙感影像反演計(jì)算獲得，影像覆蓋整個(gè)研究區(qū)，平均云量0%。

2 研究方法

2.1 城市道路信息提取

城市土地利用與覆被類型復(fù)雜，空間異質(zhì)性高，對(duì)于低等級(jí)城市道路，低分辨率與同譜異物現(xiàn)象幾乎成為信息提取的瓶頸［18］。本研究以高分辨率遙感影像為數(shù)據(jù)源，通過(guò)道路橫斷面調(diào)查及數(shù)據(jù)分析，建立不同級(jí)別道路的路寬、路幅、路面材質(zhì)等特征信息庫(kù)，利用Envi 4.8 EX面向?qū)ο筇卣魈崛∧K綜合利用地物的光譜、紋理、形狀和位置等特征［19］，多次識(shí)別并優(yōu)化調(diào)整道路特征信息，最終建立對(duì)象提取規(guī)則集，并利用ArcGIS完成柵格數(shù)據(jù)矢量化、空間分析等相關(guān)操作。對(duì)于因樹(shù)木及建筑遮擋造成的難以提取的道路信息，按道路類型采取實(shí)地測(cè)量方法加以補(bǔ)充。

2.2 地表溫度反演

目前基于TM影像進(jìn)行地表溫度的反演，較成熟的算法主要有:輻射傳導(dǎo)方程法、基于影像的反演算法、單窗算法和單通道算法［20－23］?；谟跋竦姆囱菟惴ㄕJ(rèn)為，當(dāng)研究區(qū)范圍較小且無(wú)云的條件下，大氣的影響程度在空間上可以近似地認(rèn)為是一致的，因而不需衛(wèi)星過(guò)境的實(shí)時(shí)大氣剖面數(shù)據(jù)或采用大氣模型進(jìn)行大氣校正。在實(shí)時(shí)大氣參數(shù)不可得時(shí)，基于影像算法的反演精度在以上條件下與單窗算法接近，而反演過(guò)程要比單窗算法和單通道算法等簡(jiǎn)便得多［24］。

該方法反演模型的建立大致分為三步:1)影像熱紅外波段DN值轉(zhuǎn)化輻射強(qiáng)度值Lλ;2)Lλ轉(zhuǎn)化輻射亮溫TB;3)通過(guò)TB及比輻射率獲得LST。根據(jù)普朗克公式的反函數(shù)，代入TM影像紅外波段平均波長(zhǎng)、普朗克常數(shù)、波爾茲曼常數(shù)、光速以及絕對(duì)零度，求得LST并將單位轉(zhuǎn)換為攝氏度，簡(jiǎn)化公式如下:

式中，LST單位為℃;TB為輻射亮溫;ε為比輻射率。

TM影像的LST相關(guān)反演算法都共同涉及到地表比輻射率這一關(guān)鍵參數(shù)［25］，Sobrino等研究了NDVI與比輻射率的相關(guān)性［23］，并提出了兩者的轉(zhuǎn)換公式:

式中，Pv表示植被覆蓋度，其計(jì)算公式為:

式中，NDVImin為最小 NDVI值;NDVImax為最大NDVI值。

2.3 分析網(wǎng)格的建立

根據(jù)不同數(shù)據(jù)源空間分辨率之間的差異以及尺度效應(yīng)分析的需要，結(jié)合研究區(qū)路網(wǎng)密度的實(shí)際情況，利用ArcGIS為研究區(qū)分別建立了4×4、8×8、16×16、32×32共4種不同尺度的分析網(wǎng)格，邊長(zhǎng)從7.38 km到0.92 km不等，并對(duì)網(wǎng)格由東北到西南方向進(jìn)行編號(hào)，通過(guò)對(duì)各網(wǎng)格內(nèi)的地表溫度、道路類型、面積、總長(zhǎng)，各級(jí)道路結(jié)點(diǎn)類型及數(shù)量進(jìn)行逐一統(tǒng)計(jì)，輸出對(duì)應(yīng)指標(biāo)的柵格數(shù)據(jù)。對(duì)于熱環(huán)境強(qiáng)度的度量，平均溫是最常采用的溫度指標(biāo)，而最小溫度在描述熱島強(qiáng)度上更為明顯，最大溫度則可表征熱島對(duì)環(huán)境和人類健康的最大壓力。因此，本研究選擇以上3個(gè)溫度指標(biāo)以及NDVI最大值、最小值及平均值，與對(duì)應(yīng)分析單元的各項(xiàng)路網(wǎng)指標(biāo)進(jìn)行了相關(guān)性分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 各級(jí)道路長(zhǎng)度及橫斷面結(jié)構(gòu)分析

結(jié)果顯示，研究區(qū)內(nèi)快速路384.8 km、主干道562.3 km、次干道776.9 km、支路1646.1 km、胡同212.4 km，合計(jì)路網(wǎng)里程3582.5 km，路網(wǎng)密度5.37 km/km2。不同等級(jí)道路的路幅類型及寬度統(tǒng)計(jì)如表1所示。隨著道路等級(jí)的提高，總路寬呈現(xiàn)明顯增加。主要位于二環(huán)以內(nèi)老城區(qū)的胡同路平均路寬4.73 m，成為研究區(qū)最窄的道路類型，快速路以67.57 m成為總路寬最大的類型。在路幅結(jié)構(gòu)上，由無(wú)人行道與車行道之分的單幅胡同路到以綠化帶或交通設(shè)施做間隔的四幅快速路，橫斷面結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度逐級(jí)增大。

表1 北京五環(huán)內(nèi)各級(jí)道路橫斷面統(tǒng)計(jì)調(diào)查Table1 Statistical survey of different road types within Beijing 5th ring road

道路總寬由人行道、綠化帶、輔路及主路四部分相加組成，其分布型檢驗(yàn)結(jié)果如表2。各級(jí)道路類型W檢驗(yàn)P值均大于0.05，不能拒絕檢驗(yàn)假設(shè)。因此可認(rèn)為該四級(jí)道路各自總路寬服從正態(tài)分布。根據(jù)表1各級(jí)道路的統(tǒng)計(jì)平均路寬與該等級(jí)道路的總里程，計(jì)算獲得研究區(qū)道路面積93 km2，其中快速路26 km2、主干道 27.1 km2、次干道 18.3 km2、支路 20.6 km2、胡同 1 km2。

表2 各級(jí)道路路寬正態(tài)分布檢驗(yàn)(W檢驗(yàn))Table2 Normal distribution test for different road types(Shapiro－Wilk)

3.2 路網(wǎng)結(jié)點(diǎn)分析

研究區(qū)內(nèi)由不同等級(jí)道路產(chǎn)生的路網(wǎng)結(jié)點(diǎn)類型及數(shù)量如表3所示，其中3結(jié)點(diǎn)表示“T”型路口、“Y”型路口以及在容限(2 m)內(nèi)的錯(cuò)位“Y”型路口;4結(jié)點(diǎn)表示“十”型路口、非直角的“X”型路口以及在容限內(nèi)的錯(cuò)位“十”型路口。對(duì)于五叉路口及以上的復(fù)雜道路結(jié)點(diǎn)，其比例僅占總結(jié)點(diǎn)數(shù)量的3%，表3中未予列出。

表3所示，研究區(qū)道路3結(jié)點(diǎn)、4結(jié)點(diǎn)共計(jì)6927個(gè)，其中快速路與快速路的4結(jié)點(diǎn)數(shù)量為24，為最少的道路結(jié)點(diǎn)類型，而支路與支路之間的3結(jié)點(diǎn)數(shù)成為研究區(qū)最常見(jiàn)的結(jié)點(diǎn)類型，數(shù)量達(dá)到1405個(gè)。隨著道路等級(jí)的提高，道路結(jié)點(diǎn)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。針對(duì)不同類型的結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)不同復(fù)雜程度的立交設(shè)施以及在道路系統(tǒng)中重要程度不同的實(shí)際情況，建立了面積加權(quán)結(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)，即對(duì)與結(jié)點(diǎn)相連兩條道路總寬的乘積作為權(quán)重賦給該結(jié)點(diǎn)，對(duì)于“丁”字路口賦值為相交道路總寬乘積的1/2，結(jié)果如圖1所示。

表3 研究區(qū)路網(wǎng)結(jié)點(diǎn)構(gòu)成統(tǒng)計(jì)Table 3 Net node compositions at different intersections in the studied area

面積權(quán)重結(jié)點(diǎn)能夠更為直觀的表達(dá)不同規(guī)模交叉路口在空間上的分布。圖1所示，較高等級(jí)的結(jié)點(diǎn)主要分布于快速路與快速路以及快速路與主干道交叉形成的大型交通樞紐。針對(duì)路網(wǎng)密度，以天安門為中心向八個(gè)方向進(jìn)行網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)。圖2結(jié)果表明，二環(huán)中心區(qū)域由于故宮的存在，形成一個(gè)明顯的路網(wǎng)低密度區(qū)，二環(huán)與四環(huán)之間則為路網(wǎng)集中分布區(qū)域，四環(huán)以外，尤以南五環(huán)附近的道路密度較四環(huán)以內(nèi)下降明顯。不同規(guī)模的城市森林公園及水體形成了大小不一的低密度路網(wǎng)區(qū)域，鑲嵌于研究區(qū)道路系統(tǒng)景觀之中。結(jié)點(diǎn)密度的空間分布格局與路網(wǎng)密度趨勢(shì)一致。

圖1 研究區(qū)道路加權(quán)結(jié)點(diǎn)空間分布Fig.1 Spatial distribution of area weighted nodes in the studied area

3.3 不同分析網(wǎng)格下LST與NDVI空間特征

通過(guò)對(duì)TM影像相關(guān)波段綜合運(yùn)算，反演獲得研究區(qū)LST以及NDVI數(shù)據(jù)，其中NDVI被標(biāo)準(zhǔn)化至0—255范圍表示。研究區(qū) LSTmin、LSTmax分別為17.26℃和41.44℃，LSTmean為(30.44 ±2.06)℃;NDVImin、NDVImax分別為95和205，NDVImean為(144±17)。

圖2 不同方向路網(wǎng)密度的變化Fig.2 The distribution of road network density in different directions

如圖3，北京城區(qū)LSTmean分布總體呈南高北低的格局，LSTmean高值區(qū)域主要分布于研究區(qū)東西中央線以南。隨著分析網(wǎng)格的縮小，較明顯的兩個(gè)LSTmean高值區(qū)域分布于西南二環(huán)與三環(huán)以及東南二環(huán)與三環(huán)區(qū)域。NDVImean較高的區(qū)域主要分布于五環(huán)以外，最高值位于西北五環(huán)香山附近，低值區(qū)則位于二環(huán)以內(nèi)以及國(guó)貿(mào)、中央商務(wù)區(qū)。

隨著分析單元的增大，LSTmean數(shù)值分布從25.1—34.0℃范圍縮小至 28.4—31.8℃。同樣，NDVImean也由118—190縮小至135—160。對(duì)于非平均化的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，隨著分析網(wǎng)格的增大，區(qū)間表現(xiàn)為單側(cè)閾值不變，另一側(cè)閾值向平均值移動(dòng)的趨勢(shì)。

圖3 不同分析單元下LSTmean與NDVImean空間統(tǒng)計(jì)Fig.3 Spatial statistics of LSTmean and NDVImean at different analytical units

3.4 路網(wǎng)空間特征與LST、NDVI相關(guān)性分析

將不同分析網(wǎng)格內(nèi)道路的總長(zhǎng)、面積、結(jié)點(diǎn)數(shù)以及加權(quán)結(jié)點(diǎn)數(shù)4項(xiàng)道路路網(wǎng)指標(biāo)分別與對(duì)應(yīng)網(wǎng)格的LST、NDVI最大值、最小值及平均值進(jìn)行相關(guān)性統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如表4。

3.4.1 同一分析網(wǎng)格下路網(wǎng)指標(biāo)與LST、NDVI相關(guān)性分析

4×4網(wǎng)格分析中，4項(xiàng)道路指標(biāo)均與NDVImean具有極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，且道路長(zhǎng)度 ＞道路結(jié)點(diǎn)數(shù)＞加權(quán)結(jié)點(diǎn)數(shù) ＞道路面積，而與NDVImax、NDVImin無(wú)相關(guān)性。道路長(zhǎng)度與LSTmean呈現(xiàn)顯著正相關(guān)，其它路網(wǎng)指標(biāo)均與LST無(wú)相關(guān)性。

8×8網(wǎng)格分析中，各項(xiàng)道路指標(biāo)與3項(xiàng)NDVI指標(biāo)均表現(xiàn)出極顯著負(fù)相關(guān)，且NDVImean＞NDVImax＞NDVImin。對(duì)于NDVImean的相關(guān)性與4×4網(wǎng)格相應(yīng)分析結(jié)果一致。對(duì)于NDVImax及NDVImin的相關(guān)性表現(xiàn)為:加權(quán)結(jié)點(diǎn)數(shù) ＞道路結(jié)點(diǎn)數(shù)≥道路長(zhǎng)度 ＞道路面積，加權(quán)結(jié)點(diǎn)數(shù)與NDVI的相關(guān)性高于未加權(quán)道路結(jié)點(diǎn)數(shù)。各路網(wǎng)指標(biāo)與LSTmean呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)，且道路長(zhǎng)度 ＞道路面積 ＞道路結(jié)點(diǎn)數(shù) ＞加權(quán)結(jié)點(diǎn)數(shù)。除道路面積與LSTmin具有顯著正相關(guān)外，其 它路網(wǎng)指標(biāo)與LSTmin、LSTmax均不存在相關(guān)性。

表4 不同分析單元下四種道路路網(wǎng)指標(biāo)與LST及NDVI相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis between four kind of road features and LST/NDVI at different analytical units

16×16網(wǎng)格分析中，4項(xiàng)路網(wǎng)指標(biāo)均與LSTmean、LSTmin呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)，對(duì)于LSTmean，相關(guān)性與8×8網(wǎng)格相應(yīng)分析結(jié)果一致。對(duì)于LSTmin表現(xiàn)為:道路長(zhǎng)度 ＞加權(quán)結(jié)點(diǎn)數(shù) ＞道路結(jié)點(diǎn)數(shù) ＞道路面積，LSTmax與各道路指標(biāo)未呈現(xiàn)相關(guān)性。對(duì)于NDVImean，相關(guān)性與4×4、8×8網(wǎng)格相應(yīng)分析結(jié)果一致。對(duì)于NDVImax表現(xiàn)為:道路結(jié)點(diǎn)數(shù) ＞加權(quán)結(jié)點(diǎn)數(shù) ＞道路長(zhǎng)度 ＞道路面積。對(duì)于NDVImin表現(xiàn)為:道路長(zhǎng)度＞加權(quán)道路結(jié)點(diǎn)數(shù) ＞道路面積 ＞道路結(jié)點(diǎn)數(shù)。

32×32網(wǎng)格分析中，各項(xiàng)道路指標(biāo)均與NDVI呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)性。除道路結(jié)點(diǎn)數(shù)及加權(quán)結(jié)點(diǎn)數(shù)未與LSTmax建立相關(guān)性外，其它道路指標(biāo)均與LST表現(xiàn)出極顯著正相關(guān)。對(duì)于LSTmean和LSTmin，正相關(guān)性由強(qiáng)至弱依次表現(xiàn)為:道路長(zhǎng)度≥道路結(jié)點(diǎn)數(shù)＞加權(quán)結(jié)點(diǎn)數(shù) ＞道路面積。對(duì)于NDVImean，負(fù)相關(guān)性表現(xiàn)為:道路長(zhǎng)度 ＞加權(quán)結(jié)點(diǎn)數(shù) ＞道路結(jié)點(diǎn)數(shù)＞道路面積。對(duì)于NDVImax表現(xiàn)為:道路結(jié)點(diǎn)數(shù) ＞加權(quán)結(jié)點(diǎn)數(shù) ＞ 道路長(zhǎng)度 ＞ 道路面積。對(duì)于NDVImin表現(xiàn)為:道路長(zhǎng)度 ＞道路面積 ＞加權(quán)結(jié)點(diǎn)數(shù) ＞道路結(jié)點(diǎn)數(shù)。

3.4.2 同一路網(wǎng)指標(biāo)與LST、NDVI相關(guān)性分析

隨著分析網(wǎng)格的縮小，4項(xiàng)道路指標(biāo)與LST的正相關(guān)指數(shù)以及與NDVI的負(fù)相關(guān)指數(shù)逐漸降低，在4×4網(wǎng)格分析中所呈現(xiàn)的相關(guān)性為4種分析網(wǎng)格下最高值。在不同分析網(wǎng)格下，道路長(zhǎng)度與LSTmean及NDVImean的相關(guān)性均強(qiáng)于其它道路指標(biāo)。較大分析網(wǎng)格下，僅有道路長(zhǎng)度與LSTmean存在顯著正相關(guān)性，隨著分析網(wǎng)格的縮小，各項(xiàng)道路指標(biāo)均與LSTmean呈現(xiàn)顯著正相關(guān)，且LSTmin在16×16與32×32網(wǎng)格分析中與各項(xiàng)道路指標(biāo)呈現(xiàn)顯著正相關(guān)。對(duì)于LSTmax，僅在32×32分析網(wǎng)格下與道路長(zhǎng)度、道路面積兩項(xiàng)指標(biāo)呈現(xiàn)相關(guān)性。在8×8到32×32三個(gè)不同分析網(wǎng)格下，4項(xiàng)道路指標(biāo)均與NDVImax、NDVImin和NDVImean呈現(xiàn)極顯著的負(fù)相關(guān)性，在4×4分析網(wǎng)格下，4項(xiàng)道路指標(biāo)與NDVImean表現(xiàn)出極顯著的負(fù)相關(guān)性。加權(quán)結(jié)點(diǎn)數(shù)對(duì)于NDVImin相關(guān)性在不同分析網(wǎng)格下均高于未加權(quán)道路結(jié)點(diǎn)數(shù)。

4 結(jié)論與討論

城市道路系統(tǒng)的前期建設(shè)及后期承載的交通流整個(gè)生命周期過(guò)程中均與人類活動(dòng)強(qiáng)度密切相關(guān)。研究以北京中心城區(qū)為研究區(qū)，分析了城市道路網(wǎng)格空間特征，并從地表溫度和植被指數(shù)兩個(gè)遙感常用指標(biāo)入手，將道路路網(wǎng)空間特征與兩者進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明城市道路路網(wǎng)特征在4種不同分析窗口下均存在與LST及NDVI特定指標(biāo)的相關(guān)性，即在相對(duì)較大的分析窗口下，與 LSTmean及NDVImean相關(guān)性顯著，在相對(duì)較小的分析窗口下，可以建立特定道路指標(biāo)與LSTmax及NDVImax的聯(lián)系，而在中等分析窗口下，除采用LSTmean、NDVImean外，還可以選擇兩者的最小值指標(biāo)建立與道路指標(biāo)的空間相關(guān)性。各路網(wǎng)指標(biāo)中，單位面積道路總長(zhǎng)與LST及NDVI空間相關(guān)性最強(qiáng)，而道路結(jié)點(diǎn)、加權(quán)道路結(jié)點(diǎn)兩個(gè)指標(biāo)不適合建立與LSTmax的關(guān)系。

城市地表溫度是城市表層能量平衡的中心，是影響城市氣候的重要因素。目前對(duì)于城市地表溫度、熱島效應(yīng)及內(nèi)部熱斑塊格局的研究主要途徑為通過(guò)熱紅外遙感反演，這往往需要進(jìn)行大量遙感數(shù)據(jù)處理及建立復(fù)雜的反演模型。以上研究結(jié)論可以為研究城市熱環(huán)境、生態(tài)用地空間格局及其動(dòng)態(tài)變化提供一個(gè)快速而有效的解決方案，即通過(guò)城市道路系統(tǒng)路網(wǎng)空間特征信息分析LST、NDVI強(qiáng)弱及其空間分布格局。

另外，市政四級(jí)道路級(jí)配比例的結(jié)果表明，研究區(qū)過(guò)多的強(qiáng)調(diào)快速路和主干道的建設(shè)，導(dǎo)致同一路網(wǎng)密度下，單位面積道路面積的上升。過(guò)寬的道路容易導(dǎo)致土地資源的浪費(fèi)，擠占城市生態(tài)用地的空間。路網(wǎng)空間特征與NDVI的相關(guān)性顯示，在各分析網(wǎng)格下的路網(wǎng)空間指標(biāo)與NDVImean均具有極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，同時(shí)也表明目前道路綠地建設(shè)規(guī)模還不足以對(duì)NDVI的強(qiáng)度及分布上產(chǎn)生較大影響。中國(guó)城市的道路系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模和道路密度逐年增長(zhǎng)，2011年建成區(qū)城市道路總里程及面積分別達(dá)到了294443 km 和 5213.22 km2［26］?？焖僭鲩L(zhǎng)不僅導(dǎo)致物質(zhì)資源壓力及對(duì)生態(tài)環(huán)境的脅迫，也間接促使機(jī)動(dòng)車規(guī)模的擴(kuò)大以及排放的增加，城市交通及相關(guān)環(huán)境影響日益加劇。道路生態(tài)學(xué)與城市生態(tài)學(xué)的交叉是學(xué)科發(fā)展的必然趨勢(shì)也是解決當(dāng)下城市日益突出的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的時(shí)代要求，道路生態(tài)學(xué)及其影響域在城市領(lǐng)域的應(yīng)用可為城市道路建設(shè)所產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題提供識(shí)別及解決方案，為進(jìn)一步建設(shè)生態(tài)友好型城市道路系統(tǒng)提供新思路及定量化指標(biāo)。

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