崔鳳嬌， 邵 鋒， 齊 鋒， 王譽潔， 張?zhí)垼?余海盈

（浙江農林大學 風景園林與建筑學院， 浙江 杭州311300）

因為城市地面覆蓋物多， 發(fā)熱體多， 加上密集城市人口生活和生產中產生大量的人為熱， 造成市中心的空氣溫度高于郊區(qū)空氣溫度， 人們把這種氣溫分布現(xiàn)象稱為 “熱島效應”。 由于城市的發(fā)展， 下墊面原有的自然環(huán)境， 如農田、 牧場等發(fā)生了根本的變化， 人工建筑物高度集中， 以水泥、 瀝青、 磚石、陶瓦和金屬板等堅硬密實、 干燥不透水的建筑材料替代了原來疏松和有植物覆蓋的土壤［1］。 城市熱環(huán)境隨著經濟的發(fā)展日益惡化， 已阻礙了人居環(huán)境品質的提升， 是亟待解決的現(xiàn)實問題。 綠色植被作為改善人居熱環(huán)境的基礎手段， 不僅具有較好的節(jié)能效益， 還具有明顯的經濟效益［2］。 國內外學者分別從理論與實踐研究等角度， 在植被對城市熱島效應影響方面開展了大量研究。

1 研究進展

1.1 城市熱島效應的早期研究

1833 年， HOWARD［3］首次描述了 “熱島效應” 的氣候特征， 指出倫敦市中心氣溫比周圍鄉(xiāng)村高。1958 年， MANLEY［4］提出了 “城市熱島” （urban heat island， UHI）概念。 1982 年， OKE［5］將城區(qū)氣溫最大值與郊區(qū)氣溫的差值定義為城市熱島強度。 城市熱島效應的早期研究為后續(xù)研究提供了重要的概念基礎， 并為不同觀測方式下的定量化研究指明了方向。

1.2 不同觀測方式下的城市熱島研究

城市熱島的研究離不開數(shù)據(jù)獲取， 因此觀測方式的選取是熱島效應研究的基礎性問題。 早期研究主要以地面氣象站長期觀測記錄為基礎， 在統(tǒng)計與分析之后總結出熱島的時間變化規(guī)律。 如MORRIS 等［6］基于實測氣象數(shù)據(jù)分別對澳大利亞的墨爾本、 美國的費爾班克斯進行研究， 得出城市熱島強度與云量、 風速密切相關， 晴朗無風的夜間熱島強度最高。 但氣象數(shù)據(jù)是由固定的氣象站測取， 具有一定的空間局限性， 因此， 一些學者開始采用流動觀測法。 OKE 等［7］于1975 年在加拿大的渥太華市做了全面的系統(tǒng)流動觀測， 公布了較為完整的原始資料， 成為流動觀測典范案例。 除氣象觀測法與流動觀測法以外， 國內外學者還采用衛(wèi)星遙感技術開展研究。 由于地表溫度是影響近地氣溫的關鍵影響因素， 一些學者開始采用遙感衛(wèi)星信息技術獲取地表溫度， 從地表溫度的演化視角開展熱島效應研究。 RAO［8］在1972 年第1次提出應用TIROS-1 衛(wèi)星遙感影像的熱波段反演地表溫度， 從而辨別城市地域， 并用這種方法觀測了太平洋中部海岸城市的地表溫度類型。 周淑貞等［9］使用氣象衛(wèi)星對熱場和下墊面結構的關系進行研究， 在此基礎上建立了相應的回歸方程。 覃志豪等［10］使用Landsat TM6 波段研究地面溫度反演， 提出了能夠反演真實溫度的單窗算法。

1.3 植被對城市熱島效應影響的研究方法

不同觀測方式下的熱島效應研究均發(fā)現(xiàn)： 下墊面組成是影響熱島強度的重要因素， 而植被是起著關鍵作用的一種下墊面類型。 早期的研究方法主要以實測為主。 CA 等［11］通過研究日本東京城區(qū)某公園草地中午的降溫效應發(fā)現(xiàn)： 綠地的降溫效果和綠地面積有一定關系， 公園內氣溫比周邊外圍氣溫低約2.0℃。 隨著高分辨率遙感影像技術的發(fā)展以及反演方法的不斷成熟， 基于遙感影像技術的研究越來越多，如CHEN 等［12］應用Landsat TM 和ETM+影像反演地表溫度發(fā)現(xiàn)， 歸一化植被指數(shù)（NDVI）與地表溫度（LST）在一定范圍內呈負相關關系。 除了現(xiàn)場實測及遙感探測等研究方法外， 數(shù)值模擬法逐漸成為重要的研究手段之一。 ENVI-met 模擬法是數(shù)值模擬法的典型代表， 它被廣泛應用于綠地降溫效應研究， 如ZHANG 等［13］通過ENVI-met 模擬研究武漢市植被對住宅熱環(huán)境的影響發(fā)現(xiàn)， 植被對熱環(huán)境影響與樹的排列、 葉面積指數(shù)、 冠寬和樹高有關。

2 主要研究內容和方法

2.1 植被對城市氣溫的調節(jié)機理

陸地生態(tài)系統(tǒng)是一個植被—土壤—氣候相互作用的復雜大系統(tǒng)， 內部各子系統(tǒng)之間及與大氣和土壤之間存在復雜的相互作用和反饋機制。 SCHULZE 等［14］提出了植被生態(tài)系統(tǒng)能量交換關系： 植被生態(tài)系統(tǒng)的冠層入射通過冠層反射、 土壤熱通量、 冠層和土壤蒸散、 顯熱交換等方式實現(xiàn)與外界能量交換， 并以光合作用方式固化大氣二氧化碳來儲存部分能量。

植被冠層與外界的能量交換是以葉片的光學作用為基礎的， 葉片光學作用包括吸收和透過率光譜。SMITH［15］在1986 年提出了葉片光學特性與能量平衡示意圖， 并指出在光合有效輻射波段植物吸收了90%以上的入射能量， 以獲得更高的光合速率和生產力。 葉片吸收的光能一部分以長波輻射的方式釋放［16-17］， 一部分以熱傳導的顯熱方式釋放［18］， 大部分能量以蒸騰作用的方式釋放并降低葉片溫度［19］， 只有少部分能量以有機物方式固定下來［20］。 植被通過光合作用及蒸騰作用實現(xiàn)了與空氣的熱能量交換。 除此以外， 在夏季， 葉片溫度普遍低于周圍地物表面溫度， 喬木樹冠對周圍地物發(fā)射長波冷輻射， 這將進一步降低植被鄰近墻面、 地面溫度， 并在一定程度上降低植被附近的氣溫［21］； 在冬季， 喬木可以通過樹冠和樹干產生阻力來減少空氣對流［22-23］， 起到保溫的作用。 通過植被的“冷島” 作用來影響建筑的 “熱島” 效應， 從而營造舒適的人居熱環(huán)境。

2.2 植被空間結構對城市熱島效應的影響

相對穩(wěn)定的生物群落的重要特征之一是具有一定的空間結構， 群落中各種生物在空間上的配置狀況稱為植被空間結構。 植被空間結構包括垂直結構和水平結構。

2.2.1 植被垂直結構 植被垂直結構指植物群落在垂直方向的配置狀態(tài)， 其最顯著的特征是成層現(xiàn)象。一般按生長型把植被結構從頂部到底部劃分為喬木層、 灌木層、 草本層和地被層4 個基本層次。 目前的研究主要集中在2 個方面： 一是單一層次植被對降溫效應影響的研究， 二是復合層次植被對降溫效應影響的研究。 對于前者， 單一層次主要指喬木層。 目前， 國內外學者均采用實測法［24-25］。 HSIEH 等［26］通過實測建筑周邊不同樹木溫度后發(fā)現(xiàn)， 降溫能力上從大到小依次為樟樹Cinnamomum camphora、 梧桐Firmiana platanifolia、 水杉Metasequoia glyptostroboides。 于雅鑫等［27］通過實測12 種木蘭科Magnoliaceae 喬木的蒸騰速率并量化其降溫能力指出， 由于落葉樹種比常綠樹種的蒸騰速率高， 所以落葉喬木的降溫能力比常綠喬木好。 植被復合層次是指以喬、 灌、 草作為常見的3 種基本單元對其中的2 種及以上的單元組合情況下的植被降溫效應進行比較分析， 國內以實地測量為主要研究方法， 國外則多采用實測與模型相結合的手段進行研究。 由于喬木在葉面積指數(shù)等方面明顯高于灌木、 草本， 其蒸騰作用與遮光作用的影響最大， 因此理論上喬木類對熱環(huán)境調節(jié)能力應最強， 不同學者的研究結果也證明了這一點。 何介南等［28］、 吳志能等［29］在定量研究植被垂直結構對熱環(huán)境等效影響時， 通過實測綠地溫度并進行比較分析后發(fā)現(xiàn)， 在降溫效應上從大到小依次為喬木、 灌木、 草地。 SODOUDI 等［30］通過實測結合ENVI-met模型模擬以及DUNCAN 等［31］通過遙感影像研究不同植被類型的降溫程度結果均證實了這一結論。 而對于喬-草、 喬-灌與喬-灌-草之間的降溫效應比較， 結論卻有差異。 雷江麗等［32］認為： 喬-草的降溫能力大于喬-灌-草， 劉嬌妹等［33］則認為喬-灌-草優(yōu)于喬-草， 而吳志能等［29］認為喬-灌優(yōu)于喬-草。

植被的降溫效應研究目前主要集中在白天時段， 但植被對周圍空氣溫度的影響是全天的， 因此有學者對植被夜間降溫能力進行了實測研究。 聶危蕭等［34］對居住區(qū)組團中心綠地植被溫度實測分析發(fā)現(xiàn)， 日間喬-灌的降溫效率相對更高， 而夜間則是灌草的降溫效果更強。 造成這種降溫效應晝夜差異的原因是植被在白天與夜晚的降溫機理不同所致。 在晴熱的白天， 植被一方面通過光合與蒸騰作用實現(xiàn)與周圍空氣的熱量互換， 同時通過長短波輻射遮蔽降低了周圍地物的表面溫度， 并進一步降低鄰近空氣溫度； 而在沒有太陽的夜晚， 城市下墊面地物的表面熱量通過長波輻射的方式轉移至天空， 這種熱量傳輸?shù)目炻芴炜战窍禂?shù)的影響［35］， 對于具有喬木或灌木的環(huán)境， 地面及墻面將先與植被發(fā)生長波輻射換熱， 阻擋了下墊面與天空的長波輻射， 這種“被子” 效應使樹冠下的熱量發(fā)生滯留。 因此， 對3 種基本植被垂直結構單元而言， 夜間的降溫會產生喬木＜灌木＜草本的結果。 目前， 植被的降溫效應研究主要集中在夏季典型日， 而缺少全年時段的評價與分析， 尤其是冬季等極端不利天氣條件下的研究。 因此， 研究不同季節(jié)氣候條件下植被對城市熱島效應調節(jié)作用機制亟待開展。

2.2.2 植被水平結構 在研究植被水平結構的城市熱島效應時， 首先需解決的問題是如何快速而準確地獲取某地的植被水平結構信息。 目前， 大多數(shù)學者采用遙感影像提取技術解決這一問題［36］， 也有學者采用實測與ENVI-met 相結合的手段來進行研究［37］。 雷江麗等［32］、 賈劉強等［38］分別以Landsat ETM+遙感影像為數(shù)據(jù)源， 提取了綠地斑塊的面積、 周長、 形狀指數(shù)等信息， 房力川等［39］則通過Landsat OLI/TIRS 單期遙感影像反演了地表溫度。 上述遙感信息的獲取為進一步分析植被水平結構的降溫調節(jié)能力提供了數(shù)據(jù)支撐。 除了水平結構信息獲取問題外， 植被水平結構定量描述參數(shù)的選取與定義是另一個關鍵問題。目前， 采用的參數(shù)主要有斑塊形狀指數(shù)、 斑塊面積與斑塊周長等。 但對斑塊形狀指數(shù)的定義目前仍存有分歧， 如雷江麗等［32］與袁振等［40］認為： 形狀指數(shù)是斑塊的周長面積比， 而賈劉強等［38］則將形狀指數(shù)定義為斑塊周長除以同面積圓的周長。 在水平結構信息參數(shù)定義的基礎上， 學者們大多利用統(tǒng)計回歸分析法， 進一步探討植被水平結構對城市熱島效應的影響規(guī)律。 在斑塊面積與周長等對城市局地氣溫的調節(jié)方面， 學者們所得結論較為一致， 即綠地斑塊面積、 周長越大， 其降溫效應越好， 但形狀指數(shù)的降溫效應研究卻存在較大分歧。 賈劉強等［38］、 JAGANMOHAN 等［41］認為： 形狀指數(shù)越大， 綠地斑塊降溫效應越好， 即呈正相關關系， 李海峰等［42］則指出： 形狀指數(shù)與其降溫效果間并無顯著的相關性， 而FEYISA等［43］卻發(fā)現(xiàn)： 綠地斑塊的降溫效應與形狀指數(shù)呈負相關關系。

除上述定量研究外， 有學者也關注到了綠地斑塊面積與降溫關系的閾值效應問題。 袁振等［40］認為：綠地斑塊面積為0.055 km2時， 對周邊的降溫效果較好； 賈劉強等［38］指出： 綠地斑塊面積超過1.5 hm2時， 對周邊氣溫的影響范圍和降溫程度隨著面積增大的速度而迅速減小。 由此可見， 綠地斑塊面積對降溫效應的影響存在閾值效應， 即綠地面積過小， 植被覆蓋度就小， 綠地斑塊不能很好的發(fā)揮降溫作用；面積過大， 綠地斑塊的降溫效應在達到某一臨界值后便會趨于平緩。 另外， 綠地斑塊對與周邊環(huán)境的降溫影響也有一定范圍。 晏海［44］通過實測總面積680 hm2的北京奧林匹克森林公園及公園周邊環(huán)境氣溫發(fā)現(xiàn)， 隨著距公園邊界距離的增加， 氣溫呈逐漸升高趨勢， 公園對其兩側的城市環(huán)境都有一定的降溫效應， 這種降溫效應可延伸到距公園邊界1 km 以外的區(qū)域。 另外， 不同綠地類型的熱島緩解效應的比較研究也是熱點之一。 綠地斑塊根據(jù)不同作用分為不同類型， 有公園綠地、 居住區(qū)綠地、 街旁綠地、 其他綠地等。 在降溫效應方面， 房力川等［39］指出： 降溫效應從大到小依次為其他綠地、 公園綠地、 居住區(qū)綠地、 街旁綠地。 目前， 對于綠地斑塊與降溫效應的研究很多， 但研究的結果卻各有不同。 這些差異表明， 對于綠地斑塊降溫效應的理論研究還有欠缺， 需進一步挖掘探討。

2.3 植被冠層結構對城市熱島效應的影響

植被垂直結構與水平結構著眼于植被群體效應， 這一群體效應是多個個體效應的疊加。 植物個體主要通過冠層葉片吸收和反射太陽輻射及葉片本身的蒸騰作用來降低周圍氣溫。 因此， 植被冠層結構對緩解城市熱島效應有著重要作用。 植被冠層結構參數(shù)對城市熱島效應的影響規(guī)律是近年來的研究熱點， 冠層參數(shù)主要包括葉面積指數(shù)、 冠幅、 郁閉度及綠量等。

2.3.1 葉面積指數(shù) 葉面積指數(shù)（LAI）指單位土地面積上的植物葉片總面積占土地面積的倍數(shù)。 葉面積指數(shù)的測量方法通常分為直接法和間接法。 直接法包括破壞性取樣法、 異速生長方程法、 斜點樣方法和凋落物法； 間接法包括頂視法和底視法［45］。 大部分相關研究都采用底視法， 即借助光學儀器自下而上測量， 目前最常用的儀器為植物冠層分析儀［45］。 在上述測量方法的基礎上， 大部分學者認為： 植物群落的降溫效果與葉面積指數(shù)呈正相關關系， 即有隨葉面積指數(shù)的減小而降低的趨勢［46-47］。 秦仲等［48］對北京市14 個植物群落進行了降溫效果測定發(fā)現(xiàn)， 植被降溫效應與葉面積指數(shù)雖呈正相關關系， 但并不顯著，并指出產生這一結果的原因是植物蒸騰耗熱、 降低輻射平衡和削減亂流熱交換量等方面的綜合影響。 唐澤等［49］通過對長春市18 個公園樣地進行實測分析后進一步指出， 葉面積指數(shù)與降溫強度呈非線性正相關關系。 除分析葉面積指數(shù)與降溫效應的相關關系外， 很多學者也對其降溫效應最佳閾值區(qū)間進行探討。 唐澤等［49］通過樣方調查測定長春市植物群落對周圍氣溫的影響發(fā)現(xiàn)， 森林樣地的植被葉面積指數(shù)最佳降溫閾值區(qū)間為0.23～2.30； 張波等［50］通過對太原市城市綠地斑塊的降溫效應研究發(fā)現(xiàn)： 葉面積指數(shù)發(fā)揮降溫效應的閾值為2.1～4.5。 兩者的閾值區(qū)間存在差異是因為他們研究對象不同。 唐澤等的研究對象是森林， 植被類別為單一的喬木。 而張波等研究的則是面積不小于1 hm2的綠地， 包括了喬、 灌、 草等多種植被， 這種復合型的植被結構對葉面積指數(shù)最佳降溫閾值區(qū)間也產生了較大影響。

2.3.2 冠幅 冠幅指樹木的南北和東西方向寬度的平均值。 樹冠可以有效遮擋太陽輻射， 冠幅越大， 林隙、 裸露地面就越少， 因此， 大部分太陽輻射被上層的葉片遮擋、 吸收和反射， 只有少部分能到達地面， 而且冠幅蓋度越大， 蒸騰作用的量也就越大， 能更有效地降低周圍氣溫。 不少學者的實測結果也證明了這一點。 秦仲等［48］、 黃良美等［51］、 王紀來［52］、 趙曉龍等［53］分別對北京市植物群落、 南寧市植物群落、 重慶市植物群落、 哈爾濱市行道樹的冠幅及周圍氣溫進行實測。 雖然研究的城市、 對象并不相同，但他們都發(fā)現(xiàn)樹木冠幅與植物降溫效應呈顯著正相關關系， 因此， 植物冠幅對降溫效應的正影響并無地域差別。 另外， 王紀來［52］還認為： 植物冠層的形狀和厚度是影響植物群落降溫效應的重要因素。 相較于交錯疊加的植物群落冠層， 獨立的植物冠幅對植物群落降溫效應的影響是有限的。 當植物冠層交錯疊加時， 林隙減少， 透過林隙落到地面上的太陽輻射就會減少， 空間冠層結構內水分和熱量亂流交換強， 土壤及植被蒸散出的水汽不易擴散， 使得植物群落發(fā)揮降溫效應的能力更強。

2.3.3 郁閉度 郁閉度指森林中喬木樹冠在陽光直射下， 在地面的總投影面積與此林地總面積的比值，它反映了林地的密度。 郁閉度的測量方法主要有目測法與實測法。 實測法又分樣線法、 樣點法、 樹冠投影法、 遙感圖像判讀法等［54］。 植物通過葉片蒸騰作用來增加空氣中的水分含量， 并進行熱量交換， 從而降低空氣溫度。 郁閉度值較大的綠地， 植物蒸騰作用較強， 對綠地周圍的干熱情況具有較好的緩解作用， QIN 等［55］和XIAO 等［56］通過實測植物群落郁閉度與降溫效應的關系證明了這一結論。 另外， 有學者對北京市的植被群落結構的降溫效應實測分析發(fā)現(xiàn)， 郁閉度對降溫效應的影響存在最佳閾值區(qū)間， 如朱春陽等［57］認為： 植物群落郁閉度在44%～67%時降溫效應顯著， 大于67%時降溫效應顯著且趨于穩(wěn)定；高吉喜等［58］認為： 郁閉度的最佳閾值為50%～85%， 高于85%則降溫效應不再顯著提高。 兩者均采用實測法， 但兩位學者最終得出的閾值區(qū)間有差異可能是因為朱春陽等研究的道路綠地是在城區(qū)內， 其一側是道路， 一側是硬質鋪裝， 因此植被的降溫效應更為明顯， 郁閉度的最優(yōu)閾值區(qū)間也會相對較低。

2.3.4 綠量 綠量（LVV）指所有生長中的植物莖葉所占據(jù)的空間體積， 即綠化三維量。 目前， 對綠量的研究主要有2 個方面。 一是對綠量獲取方法的探討， 二是對綠量與植被降溫效應之間關系的研究。 對于前者， 主要有2 種測量方法， 一種是通過遙感技術獲取。 隨著遙感技術的發(fā)展， 可以利用其對林相相對一致的林地綠量進行估計［59］。 這種方法存在一定的弊端， 因為遙感技術對于冠層結構和植物種類辨析上存在一定困難， 而且由于綠量是三維空間參數(shù)， 單純依靠遙感技術無法滿足三維綠量的準確測定要求，因此這種方法一般用在較大尺度的綠量研究上。 另一種方法是實測法。 實地測量植物種類的葉面積、 胸徑、 冠下高等樣本數(shù)據(jù)， 通過模擬方程計算主要樹種綠量， 然后根據(jù)計算結果估算群落總體綠量［60］。 這種方法相對更精確， 但工作量較大， 比較適合小尺度的綠量研究。 對于后者， 目前的研究結論較為一致， 如吳志能等［29］、 高吉喜等［58］、 李英漢等［59］、 吳菲等［61］分別對重慶的公園， 北京的公園、 典型綠地，深圳的居住小區(qū)等進行了實測分析， 發(fā)現(xiàn)綠化三維量與植物的降溫效應之間有顯著的正相關關系。 由此可見， 綠量對降溫效應的正相關影響并不因地域、 綠地類型的差異而有區(qū)別。 在以后的研究中可以加強對綠量獲取方法的探討， 尋找既能方便測量、 結果又精確的方法。

2.4 植被遙感指數(shù)與城市地表地溫間關系的研究

地面與空氣的熱量交換是近地氣溫升降的直接原因， 也是影響熱島效應的重要原因。 以地溫為橋梁， 借助植被遙感指數(shù)， 可分析植被對城市熱島效應的影響。 目前， 常用植被遙感指數(shù)包含歸一化植被指數(shù)（NDVI）、 修正土壤植被指數(shù)（MSAVI）及減化比值植被指數(shù)（RSR）等。

2.4.1 歸一化植被指數(shù)（NDVI） 在遙感影像中， 常用近紅外波段的反射值與紅光波段的反射值之差來表示歸一化植被指數(shù)（NDVI）。 目前， 衛(wèi)星熱紅外遙感信息源主要有NOAA 氣象衛(wèi)星的第4 波段（10.5～11.3 μm）和第5 波段（11.5～12.5 μm）、 Landsat TM 或ETM+的第6 波段（10.4～12.5 μm）、 FY 系列氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)、 中巴資源衛(wèi)星IRMSS 數(shù)據(jù)及MODIS 數(shù)據(jù)等［62］。 研究中最常用的是Landsat TM 或ETM+影像數(shù)據(jù)。 使用Landsat TM/ETM +反演地表溫度的常用方法有4 種： 分別為單窗算法、 單通道算法、 分裂窗算法及輻射方程傳導法［63］， 其中單窗算法最為常用。 馮曉剛等［64］以Landsat TM 和ETM+熱紅外數(shù)據(jù)為基礎， 采用單窗算法反演地表溫度發(fā)現(xiàn)， 歸一化植被指數(shù)（NDVI）與地溫（LST）呈顯著負相關關系。 NDVI與LST 呈負相關關系已被多數(shù)學者認同［65-66］， 但兩者之間存在何種函數(shù)關系還有爭議。 潘竟虎等［67］和王偉等［68］認為： 兩者之間呈顯著線性負相關， 而張波等［50］認為兩者之間呈反“S” 形曲線關系。

另外， 有學者對NDVI 作為定量描述城市熱島效應的指標提出質疑， 因為植被受季節(jié)影響， NDVI只適用于研究春、 夏季城市地表熱島效應［69］， 于是有學者開始尋找其他指標來研究城市熱島效應。 例如， 歸一化建筑指數(shù)（NDBI）與歸一化水汽指數(shù)（NDMI）與地溫的相關性優(yōu)于NDVI［69-70］。 NDBI 與4 個季節(jié)的地表溫度都存在顯著線性正相關關系， 而且LST 與NDBI 線性關系的斜率和截距都能很好指示不同季節(jié)城市熱島的強度［71］。 NDMI 與地表溫度呈顯著負相關關系， 而且NDMI 與地表溫度的相關性也比NDVI 強［72］。 NDBI 與NDMI 可以更好地反映不同季節(jié)城市熱島效應的強度、 空間格局及其隨時間的變化， 可在地表溫度隨季節(jié)變化的研究中作為一個附加指標對NDVI 進行補充， 是定量研究城市熱島效應的有效指標。

2.4.2 其他植被指數(shù) 與歸一化植被指數(shù)相比， 植被覆蓋度（FV）、 修正土壤植被指數(shù)（MSAVI）、 比值植被指數(shù)（RVI）、 綠度植被指數(shù)（GVI）及減化比值植被指數(shù)（RSR）的研究相對較少。 在這5 種植被指數(shù)中， 植被覆蓋度受關注的程度最高。 許民等［73］對武威地區(qū)的地表溫度反演研究中得出， FV 每上升0.1，LST 下降約3.5 ℃； 張曉莉等［74］利用西寧市Landsat 遙感影像反演地表溫度分析發(fā)現(xiàn)， FV 每增加0.1，LST 下降約1.2 ℃。 另外， 有學者對減化比值植被指數(shù)進行了定量研究。 王偉等［68］發(fā)現(xiàn)： RSR 的有效閾值為0～3.2， 當RSR 小于3.2 時， 地表溫度隨植被覆蓋度增加而銳減， 當RSR 大于3.2 時， 植被覆蓋度繼續(xù)增加， 地表溫度卻趨于恒定， 呈現(xiàn)植被降溫效應“飽和” 現(xiàn)象。 雖然， 目前對歸一化植被指數(shù)的研究最為廣泛， 但研究發(fā)現(xiàn)， 它與地表溫度的相關性卻并不是最理想的。 馬偉等［75］通過對北京市植被指數(shù)對地表溫度定量關系研究中發(fā)現(xiàn)： NDVI、 FV、 MSAVI、 GVI 及RVI 均與LST 呈負相關關系， 其中， FV的相關系數(shù)最大， RVI 最小； 而魏寶成等［63］在研究呼和浩特市不同植被指數(shù)與地表溫度的定量遙感關系時發(fā)現(xiàn)， RVI 最高， NDVI 次之， FV 最小。 這些研究表明： 地表溫度與植被遙感指數(shù)之間的關系還需進一步探討， 關于其他植被指數(shù)與地表溫度之間關系的定量研究亟待開展。

3 存在的問題與展望

由于計算機與遙感技術的不斷發(fā)展， 在植被對城市熱島效應的影響方面， 研究方法與手段都在不斷更新與完善， 研究的視角與區(qū)域尺度也在不斷拓展。 但綜合目前的研究仍存在以下問題： ①在大尺度視角下應用遙感技術對植被的熱島效應緩解機理研究集中于降溫幅度與植被群落結構、 葉面積指數(shù)和三維綠量間的相關性方面， 此類定性結論雖能在宏觀上引導城市規(guī)劃設計師對熱環(huán)境營造的關注， 但距離指導實際工作尚有很大提升空間。 ②中小尺度研究基本以城區(qū)夏季喬木為主， 鮮有考慮常綠喬灌木夏、 冬兩季的總影響， 以及落葉喬灌木季相變化的影響， 且描述植被冠體特征的參數(shù)偏少， 在全面揭示不同種類喬灌木冠體的熱輻射影響方面尚有欠缺， 需進一步考慮喬灌木的季相變化， 以及不同季節(jié)日照條件的變化， 并補充常用的喬灌木的冠體特征參數(shù)， 以全面分析植被對建筑熱輻射的影響規(guī)律。

考慮目前存在的問題， 結合相關技術的發(fā)展趨勢， 未來的研究可在以下幾個方面展開： ①在時間尺度上， 進一步考慮喬灌木的季相變化， 如常綠與落葉植被等冠體特征參數(shù)在不同季節(jié)日照變化條件下對建筑群組熱環(huán)境的影響研究。②在空間尺度上， 進一步加強基于傳熱學原理， 研究全季典型日氣候條件、不同喬灌木種類、 不同種植方式下、 墻植距離、 墻植方位、 建筑方位等參數(shù)變化對建筑群組熱環(huán)境的影響。