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研究背景
了解城市发展及其对当地气候条件的相应影响非常重要。传统的UHI研究大多采用“城乡二分法”，而且是难以全面观察城市的局部气候。同时，无法有效分析城市土地利用覆盖和变化对城市空间环境的时空影响。局部气候区是测量城市结构和UHI现象之间关系的有用的研究工具。它们被定义为:“在水平尺度上跨越数百米至数公里的均匀地表覆盖、结构、材料和人类活动的区域”。LCZ方案将城市地表分为10种建筑类型(LCZ 1-10)和7种土地覆盖类型(LCZ A-G)，从而允许确定城市冠层参数以改进气候模型。LCZ方案提供了城市区域的详细描述，并且在当地空气/表面温度特征的研究中越来越受欢迎。Bechtel等人提出了世界城市数据库和访问门户工具(WUDAPT)项目，以便使用谷歌地球开放平台和免费的中等分辨率Landsat遥感数据进行快速制图。但大多数先前的研究仅关注一个时间段。先前的研究没有调查使用多时相LCZ地图来量化自然和城市景观随时间的变化。此外，大多数研究集中在炎热和温和的夏季地区，而很少有人考虑寒冷地区的LCZ和UHI效应与城市建成环境之间的关系。
全球130多个城市在LCZ框架下开展了地表城市热岛(SUHI)研究。根据城市数据来源和分析方法的不同，基于LCZ框架的研究主要涉及构建不同比例尺的SUHI区划图，以及技术策略和方法。一些研究调查了LCZ和LST之间的空间特征，包括不同城市之间的比较，白天和夜晚，以及季节变化的影响，但只有少数研究确定了LST和相关因素之间的关系，如基于时间序列数据的不同世界区域的LULC。
在目前的研究中，作者选择了一个区域尺度的研究区域，并使用LCZ来量化LST，以便比较城市区域尺度的热环境，并使用长时间序列的LST数据和LCZ作为表面描述，以便开发一个UHI分析的综合框架。作者综合考虑了城市化进程对西安的影响。研究区域集中在半径为30公里的西安钟楼。利用西安市10年(2008-2019年)的Landsat系列遥感影像进行白天遥感监测，研究地表覆盖变化。作者根据历史和当今的规划政策分析了LULC的时空变化，以确定10年来LCZ类型和地表温度之间的关系，并评估了该城市土地覆盖和气候的快速变化。该发现可以为城市规划工作者提供热环境管理的科学见解，从而使他们能够制定合理的城市规划策略，促进城市的可持续发展。
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主要内容
局部气候区(LCZ)分类方案的概念是量化城市热岛(UHI)效应的有效工具。然而，以往利用LCZ对热环境的研究主要集中在中观到微观尺度或单个时段，对区域热环境的变化考虑较少。因此，作者选择了西安城市空间集聚区，并使用2008年、2013年和2019年的遥感图像来确定热环境的时空变化，以进行统计分析和对比。研究结果证实:(1)低层类型所占比例显著下降，集聚和紧凑用地呈上升趋势。(2)已建成的低碳区的地表温度较高(LST)，LCZ 10(重工业)为历年最高。(3)具有LCZ A(茂密的树木)和LCZ G(水)的LCZ与稍低的LST相关，它们有助于城市降温。(4)地表温度从自然区到城市区呈上升趋势，从市中心到农村区呈下降趋势。这些发现可为LCZ分类图的定量研究和分析城市地表热环境的动态变化提供参考价值，从而促进UHI分析和适应气候的城市规划。
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方法步骤
1. 首先，在使用自动几何分析系统-地理信息系统(SAGA- GIS)平台进行重新采样之前，通过数据整合、辐射校准、几何校正和范围裁剪对研究区域的Landsat图像进行预处理，以获得30 m至100 m分辨率的合适网格尺寸，并将其裁剪为适合当前研究的尺寸。
2. 在不同时间对LCZ和LST进行训练样本和处理数据。Google Earth用于确定不同时间段的LCZ。每个LCZ至少选择40个训练区，验证多边形的数量约为训练区的三分之一。利用Landsat计算了LST。
3. 对于不同LCZ的LSTs值，基于2008年至2019年的监测重点关注LSTs和LCZ的变化，以研究历史城市扩张，包括与地表温度、城市增长率和城市空间形态变化相关的城市变化。
4. 研究西安城市中心区的变化与地表温度和热强度的关系。
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重要图表
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主要结论
LCZ和LST的空间分布是了解城市热环境的重要信息。本研究采用LCZ分类方案确定LULC的时空变化，并探讨LST与城市化进程的关系，以了解热环境和UHI效应对西安城市空间形态的影响。
（1）根据为城市热环境确定的特征空间分布，在2008-2019年期间，城市化进程加快，大面积的农业用地转化为城市用地。lcz的空间分布与lst的空间分布一致。建筑物和裸地的地表温度高于植被和水体覆盖的地表温度。
（2）根据LST效应的时间变化，LCZ模型提供了精确的土地利用类型，它们可以用来阐明各种因素对不同地表覆盖类型变化的影响和UHI效应。根据不同年份LST的归一化分类分析，绿地和水体可以有效减少LST，而建成区的扩大是LST增加的主要原因之一。
（3）基于指标比较的剖面分析表明，西安城市热岛的空间分布是不均衡的。选择代表“城市”和“农村”的lcz将对SUHI强度值产生重要影响。由于城市下垫面覆盖多样化的影响，西安市高低地表温度的峰谷交错特征明显，山谷主要分布在水域、公园和绿地中，表明城市和农村之间的SUHI强度波动明显。
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小编说
该文题目为“Using Local Climate Zones to investigate Spatio-temporal evolution of thermal environment at the urban regional level: A case study in Xi’an, China”，于2022月发表于《Sustainable Cities and Society》(IF=10.5)。
引用：HAN B, LUO Z, LIU Y, et al. Using Local Climate Zones to investigate Spatio-temporal evolution of thermal environment at the urban regional level: A case study in Xi'an, China [J]. Sustainable Cities and Society, 2022, 76: 103495.
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本期文案｜刘雅萱
本期编辑｜刘雅萱
