本文選題：城市空間擴(kuò)展　切入點(diǎn)：用地適宜性　出處：《南京大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：城市化導(dǎo)致土地利用類型及格局發(fā)生改變,大量的綠地和農(nóng)田被建設(shè)用地代替,下墊面熱屬性特征與格局相應(yīng)改變,加上人類生活和生產(chǎn)排放的廢熱,使城市熱島效應(yīng)不斷加劇、惡化,城市宜居環(huán)境受到嚴(yán)重威脅。城市發(fā)展對(duì)區(qū)域熱環(huán)境變化的影響逐漸被越來(lái)越多的人所關(guān)注,成為建設(shè)宜居、可持續(xù)生態(tài)城市的熱點(diǎn)問(wèn)題。本文以南京市及其周邊區(qū)域?yàn)檠芯繀^(qū),基于研究區(qū)的城市發(fā)展?jié)摿蜕鷳B(tài)約束因素,對(duì)用地適宜性特征進(jìn)行分析;在此基礎(chǔ)上使用SLEUTH模型預(yù)測(cè)了 2040年不同情景城市擴(kuò)展特征;使用WRF模式模擬了未來(lái)不同城市擴(kuò)展情景下熱環(huán)境變化特征,系統(tǒng)研究了不同城市發(fā)展情景下土地利用變化對(duì)城市熱環(huán)境產(chǎn)生的影響;研究結(jié)果將為深入理解土地利用變化下城市熱環(huán)境的空間特征和動(dòng)態(tài)變化規(guī)律,對(duì)合理的城市發(fā)展規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境的改善與可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)的參考依據(jù)。本文共分為五章。第一章為緒論,系統(tǒng)闡述了論文的研究背景與意義,總結(jié)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)展,并指出目前研究存在的問(wèn)題和不足,由此闡明論文的研究目的與技術(shù)路線。第二章為數(shù)據(jù)與研究方法,介紹了研究區(qū)的氣候、地理位置和論文使用的研究數(shù)據(jù)以及研究方法。第三章為城市空間擴(kuò)展的多情景模擬,對(duì)研究區(qū)進(jìn)行用地適宜性分析,根據(jù)發(fā)展理念的差異劃分為不同的城市發(fā)展情景,使用SLEUTH模型模擬研究區(qū)2040年在不同發(fā)展情景下的城市擴(kuò)展特征。第四章為基于WRF模式的土地利用變化對(duì)熱環(huán)境的影響分析,分別使用2013年以及SLEUTH模型預(yù)測(cè)得到的不同城市擴(kuò)展情景的土地利用數(shù)據(jù)對(duì)WRF模式默認(rèn)的土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行更新和替換,并對(duì)城市熱環(huán)境進(jìn)行模擬,分析土地利用變化對(duì)城市熱環(huán)境產(chǎn)生的影響。第五章為結(jié)論與討論,總結(jié)論文的研究結(jié)論和創(chuàng)新點(diǎn),并提出研究的不足及將來(lái)研究應(yīng)完善的方向。論文主要結(jié)論如下:(1)SLEUTH模型重建結(jié)果較好地重現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)情景下的城市范圍,總體精度達(dá)到87.91%,重建結(jié)果與實(shí)際情況比較吻合,具有較好的一致性。SLEUTH模型的模擬結(jié)果中城市發(fā)展以"邊緣增長(zhǎng)"和"填充增長(zhǎng)"為主,同時(shí)在城市的外圍形成了新的城市發(fā)展中心,形成了"跳躍式"發(fā)展。三種城市預(yù)測(cè)情景中,低生態(tài)安全(情景3)下城市發(fā)展強(qiáng)度最大,城市范圍擴(kuò)展較大;中生態(tài)安全(情景2)次之,高生態(tài)安全(情景1)城市面積增長(zhǎng)最小。隨著城市范圍的不斷增大,建設(shè)用地在城市景觀中的優(yōu)勢(shì)度不斷增大,空間分布趨于集中。農(nóng)田斑塊分布趨于離散化,破碎度不斷增大;研究區(qū)土地利用格局的景觀多樣性和異質(zhì)性減小,景觀斑塊趨向單一化分布。通過(guò)采用不同強(qiáng)度的生態(tài)保護(hù)策略,有效的避免了城市無(wú)序擴(kuò)張導(dǎo)致的生態(tài)斑塊(綠地、農(nóng)田和水體)的消失,兼顧了城市發(fā)展與生態(tài)保護(hù)。(2)WRF模式較好地模擬了研究區(qū)熱環(huán)境的變化特征,近地面氣溫精度驗(yàn)證結(jié)果顯示,土地利用修改后的平均誤差為-0.2℃C,RMSE為1.24,相關(guān)系數(shù)為0.94,土地利用修改前的平均誤差為-0.6℃C,RMSE為1.25,相關(guān)系數(shù)為0.95。使用最新的土地利用數(shù)據(jù)提高了氣溫的模擬精度,模擬結(jié)果更加接近觀測(cè)值。不同城市擴(kuò)展情景下的熱環(huán)境模擬結(jié)果顯示,城市化將導(dǎo)致近地面氣溫顯著升高,新增建設(shè)用地增溫明顯,高溫區(qū)面積隨著建設(shè)用地面積增長(zhǎng)不斷擴(kuò)大,城市熱島強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間也不斷增大。(3)土地利用變化是改變城市熱環(huán)境的重要推動(dòng)因素,隨著城市化進(jìn)程的不斷深入,研究區(qū)平均溫度不斷升高,建設(shè)用地平均近地面氣溫升高幅度較大。農(nóng)田、綠地、裸地轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地后,農(nóng)田的變化對(duì)溫度的影響相對(duì)明顯,研究區(qū)綠地和裸地的減少對(duì)熱環(huán)境的影響則相對(duì)較小。高溫區(qū)不斷向研究區(qū)東部和南部蔓延,孤立的高溫區(qū)斑塊逐漸融合并相互連接形成面積較大的高溫區(qū)。情景3中高溫區(qū)擴(kuò)張范圍最大,占研究區(qū)面積的41.97%,相對(duì)2013年增長(zhǎng)了 1456.59 km2。次高溫區(qū)和高溫區(qū)的范圍與建設(shè)用地的擴(kuò)展趨勢(shì)相一致。低溫區(qū)、次低溫區(qū)和中溫區(qū)的面積則不斷減小。從熱力景觀格局的變化情況來(lái)看,低溫區(qū)、次低溫區(qū)斑塊逐漸消失,空間范圍不斷縮小,斑塊的空間聚集度下降。中溫區(qū)斑塊逐漸被割裂,斑塊的完整性遭到破壞,斑塊逐漸破碎化。高溫區(qū)在景觀中的優(yōu)勢(shì)度和聚集度不斷增大,整體性不斷增強(qiáng)。建設(shè)用地的增長(zhǎng)使得熱量過(guò)于集中,熱量集聚現(xiàn)象愈加明顯,熱量空間分布失衡,城市熱環(huán)境逐漸惡化。在景觀水平2013年熱環(huán)境格局景觀蔓延度和聚集度較小,熱力景觀斑塊分布較為細(xì)化和復(fù)雜化,景觀破碎化程度較高。情景1景觀多樣性較大,斑塊分布較為均勻。情景2和情景3中,高溫區(qū)范圍不斷擴(kuò)大,大量的次高溫區(qū)斑塊轉(zhuǎn)化為高溫區(qū)斑塊,高溫區(qū)成為景觀的優(yōu)勢(shì)斑塊。情景3中景觀蔓延度和聚集度分別達(dá)到最大值,景觀斑塊連接性較好,呈聚集分布。景觀的異質(zhì)性較小,斑塊類型相對(duì)單一。研究表明未來(lái)不同城市發(fā)展情景下的土地利用變化將會(huì)對(duì)城市熱環(huán)境產(chǎn)生明顯的差異性影響,基于城市擴(kuò)展及熱環(huán)境模擬與預(yù)測(cè)的城市規(guī)劃與管理將為宜居、可持續(xù)健康城市的建設(shè)提供有力的參考。
[Abstract]:City leading to land use type and pattern change, a large number of green land and farmland construction land is replaced, the surface heat property characteristics and pattern of change, and human life and production of waste heat emissions, so urban heat island effect intensified, deterioration of the city livable environment is a serious threat. Influence of city development on regional heat the environment has been more and more attention and become hot issues of building livable, sustainable ecological city. Taking Nanjing city and the surrounding area as the study area, city development potential and ecological constraints in the study area based on land suitability characteristics were analyzed; on the basis of using SLEUTH model to predict the characteristics of 2040 different scenarios to simulate the future expansion of the city; city expansion and change characteristics of thermal environment in different scenarios using the WRF model, studied the situation of different city development Under the influence of land use change on city thermal environment; the research results will provide in-depth understanding of land use change under the city spatial characteristics of thermal environment and the dynamic changing rules of city, reasonable development plan, to provide scientific reference for the improvement of the ecological environment and sustainable development. This paper is divided into five chapters. The first chapter is the introduction system, expounds the research background and significance, summarizes the related research progress at home and abroad, and points out the present problems and shortcomings, research objective and technical route of this paper. The second chapter is the data and research methods, introduces the climate of the study area, research data and research methods of geographical position and the use of the third chapter for scenario simulation of city spatial expansion in the study area, land suitability analysis, according to the difference of development concept into different city development scenarios, Using SLEUTH model to simulate the features of the different development scenarios in 2040 the expansion of the city. The fourth chapter is based on the land use change WRF model analysis on the influence of the thermal environment, respectively in 2013 and SLEUTH model to predict the different city expansion scenarios of land use data update and replace the default WRF mode of land use data and the city thermal environment simulation, analysis of the effect of land use change on city heat environment. The fifth chapter is the conclusion and discussion, summarizes the research conclusion and innovation, and puts forward the research limitations and future research directions should be improved. The main conclusions are as follows: (1) the reconstruction results reproduce the SLEUTH model the reality of the city limits, the overall accuracy reached 87.91%, compared with the reconstruction results with the actual situation, consistent with the.SLEUTH model better model The results in city development by "marginal growth" and "filling growth", while the formation of a new city development center on the outskirts of the city, forming a "leap" development. The three city scenario, low ecological security (scenario 3) under the city development intensity of the largest city in large range expansion; ecological security (scenario 2) of high ecological security (scenario 1) the area of the city. With the increasing growth of the minimum scope of the city, construction land in the city landscape dominance in increasing spatial distribution tended to be concentrated. Farmland distribution tends to be discrete, fragmentation is increasing; the landscape diversity and pattern reduce the heterogeneity of land use in the study area, the trend of single patch distribution. By using the ecological protection strategies of different intensity, effectively avoid the ecological city sprawl caused by plaque (green land, farmland and water) disappear, taking into account the City Development and ecological protection. (2) WRF model to simulate the variation of the thermal environment of the surface temperature in the accuracy verification results show that the average error of the modified land use is -0.2 C C, RMSE is 1.24, the correlation coefficient is 0.94, the land use changes before the average error is -0.6 C C RMSE, 1.25, the correlation coefficient of land use of the latest 0.95. data is used to improve the simulation accuracy of the temperature, the simulation results are closer to the observations. Different scenarios of city expansion thermal environment simulation results show that the city will lead to the near surface temperature significantly increased, new construction land warming significantly, and high temperature area with the increase of construction land area continues to expand, city heat island intensity and duration has been increased. (3) the land use change is an important push to change the city thermal environment factors, along with the city the process of deepening research on Qu Ping Both the temperature rising, the average surface temperature in the construction land increased greatly. Farmland, grassland, bare land into construction land, farmland change of temperature is relatively obvious, green land and bare land in the study area to reduce the influence of the thermal environment is relatively small. The high temperature zone spread to the South and east of the study area the Ministry, isolated high temperature region gradually fused and connected with each other to form plaque area large high temperature zone. High temperature zone in 3 scenarios the expansion of the scope of the study area, accounting for 41.97%, relative to 2013 growth scope and the construction of 1456.59 km2. high temperature zone and high temperature zone with the expansion trend is consistent. The low temperature zone, low temperature in the area of area and the temperature decrease. The changes of thermal landscape pattern, the low temperature zone, low temperature area gradually disappear, space narrowing, plaque spatial aggregation decreased. In the temperature region The plaque is gradually separated, the destruction of the integrity of the plaque, the plaque gradually fragmented. In view of the advantages of high temperature and concentration increasing, the overall increase of construction land. The growth makes the heat is too concentrated, the heat gathering phenomenon is more and more obvious, the heat distribution imbalance, the City thermal environment gradually deteriorated. The spread of and the aggregation degree is smaller in the landscape level in 2013 of landscape pattern of thermal environment, thermal landscape plaque distribution is more refined and complicated, landscape fragmentation degree is higher. 1 scenarios of landscape diversity, patch distribution is more uniform. Scene 2 and scenario 3 in the high temperature zone, expanding the scope of high temperature zone into high temperature area of plaque plaque, high temperature zone become landscape advantage plaques. Scenario 3 landscape contagion and aggregation degree reached the maximum value, landscape connectivity, aggregated distribution. Compared with the landscape heterogeneity A small plaque, relative to a single type. The results showed that the situation of different city development under the land use change will cause differences influence on the thermal environment in the city, city planning and management of city expansion and thermal environment simulation and prediction based on livable will provide a strong reference for building a sustainable, healthy city.

【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X16;F301.2

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本文編號(hào)：1567998