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随着城市化发展，土地利用 / 土地覆盖（LULC）变化影响地表温度（LST），加剧城市热岛效应。研究人员以亚特兰大为对象，分析 2001 - 2021 年 LULC 和 LST 变化。结果显示 LULC 改变导致 LST 上升，为城市规划提供参考。
在城市快速发展的时代，城市热岛效应就像一个 “隐形的敌人”，逐渐侵蚀着城市的舒适与宜居。随着越来越多的人涌入城市，城市不断扩张，自然环境被大规模改变。原本郁郁葱葱的森林、广袤的农田逐渐被高楼大厦、硬化路面取代，这种土地利用 / 土地覆盖（LULC）的变化，引发了一系列环境问题，其中地表温度（LST）上升和城市热岛效应加剧尤为突出。城市热岛效应不仅让城市居民在炎热的夏天酷热难耐，还对生态环境、空气质量产生严重影响，威胁着人们的健康。以往的研究虽然对 LULC 和 LST 之间的关系有所探讨，但大多存在局限性，比如使用遥感指数间接代表 LULC，无法准确反映真实情况。为了深入了解 LULC 变化对 LST 的影响，为城市可持续发展提供科学依据，来自国外的研究人员开展了一项关于美国亚特兰大土地利用 / 土地覆盖变化及其对地表温度影响的研究，该研究成果发表在《Environmental and Sustainability Indicators》。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：首先，利用 Landsat 卫星影像数据，这些影像可从美国地质调查局免费获取，用于计算 LST 和进行 LULC 分类。其次，采用随机森林分类器对影像进行分类，划分出如水体、建设用地、森林、农用地和空地等 LULC 类别，并通过计算生产者精度（PA）、用户精度（UA）、总体精度（OA）和 kappa 系数（K）来验证分类准确性。再者，运用地理加权回归（GWR）和多尺度地理加权回归（MGWR）分析 LULC 类别与 LST 之间的关系，还利用空间自相关分析揭示 LST 的空间分布特征。
研究结果如下：
- 分类图像精度评估：通过随机森林分类器生成 LULC 地图，2001、2011 和 2021 年分类图像的总体精度分别为 90.34%、88.06% 和 89.94%，kappa 系数分别为 0.85、0.82 和 0.84，表明分类结果可靠。
- LULC 时空变化（2001 - 2021 年）：2001 - 2021 年，建设用地面积持续增加，从 2001 年的约 169.83 平方千米（47.85%）增长到 2021 年的 52.04%；森林、农用地和开放空间面积减少，其中森林面积从 2001 年的 87.63 平方千米降至 2021 年的 77.55 平方千米，农用地面积从 2001 年的 3.85 平方千米减少到 2021 年的 2.96 平方千米。
- LST 时空变化（2001 - 2021 年）：2001 - 2021 年，夏季平均 LST 从 24.61°C 上升到 29.24°C，冬季平均 LST 从 5.46°C 上升到 5.58°C。城市中心区域温度较高，周边区域温度较低，且不同温度区域面积在不同年份有所变化。
- 不同 LULC 类别中 LST 的时空变化（2001 - 2021 年）：在夏季，各 LULC 类别的平均 LST 均显著上升，如建设用地从 26.75°C 升至 30.36°C；冬季，建设用地的 LST 始终较高，森林和开放空间的 LST 相对较低。
- LST 的空间自相关：空间自相关分析表明，LST 在空间上存在显著聚类现象。夏季和冬季的全局 Moran’s I 值均大于 0，且通过 Z 统计和 P 值检验，说明 LST 具有明显的空间自相关性。局部 Moran’s I 分析显示，夏季高温区域主要集中在城市核心区，冬季核心区也有明显的高 - 高（H - H）聚类。
- LULC 与 LST 的关系：MGWR 模型比 GWR 模型更能有效捕捉 LULC 与 LST 关系的空间变化，其 R2值更高（0.70），AIC 值更低（355.25）。MGWR 模型显示，建设用地对 LST 有显著正向影响，森林和开放空间对 LST 有显著负向影响。
研究结论和讨论部分指出，亚特兰大的 LULC 变化呈现出建设用地增加、自然用地减少的趋势，这与全球许多城市的发展模式相似。LST 的上升主要是由于建设用地的扩张，其改变了地表的热属性，而森林和开放空间的减少则削弱了自然的降温能力。空间自相关分析结果强调了城市热岛效应的严重性，核心区域的高温聚集对城市生态和居民生活产生诸多不利影响。MGWR 模型的结果进一步证实了不同 LULC 类别对 LST 的不同影响，为城市规划提供了重要依据。这一研究对于城市规划者和决策者具有重要意义，提示在城市发展过程中，应重视保护和增加森林、开放空间等绿色区域，通过合理规划城市布局，如建设绿色屋顶、城市森林，规划公共公园等措施，缓解城市热岛效应，提升城市的生态环境质量和居民的生活舒适度，促进城市可持续发展。
