西孟加拉邦科奇比哈尔地区土地利用变化及其对地表温度影响的遥感与GIS评估

本研究针对快速城市化背景下土地利用/覆被变化(LULC)对区域气候的影响问题，采用遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术，系统分析了印度西孟加拉邦科奇比哈尔地区1991-2021年间LULC转型及其热环境效应。研究发现农业用地扩张6.31%、建成区增加5.18%导致植被减少10.81%，夏季地表温度(LST)从37.52°C升至39.76°C，NDVI值持续下降证实城市化加剧。研究成果为可持续土地规划提供了科学依据。

　　

在全球气候变化和快速城市化的双重压力下，土地利用/覆被变化(LULC)已成为影响区域气候的关键因素。印度作为发展中大国，其城市化进程伴随着大规模的植被减少和热环境恶化，但针对西孟加拉邦等典型农业区的研究仍存在空白。科奇比哈尔作为该邦经济欠发达地区，正经历着农业集约化与城市扩张的双重转型，其LULC变化对地表温度(LST)的影响机制亟待阐明。

为解答这一科学问题，获得大学基金委员会(UGC)资助的研究团队开展了为期30年(1991-2021)的纵向研究。通过多时相Landsat卫星影像分析，结合地面验证，首次系统揭示了该地区LULC转型特征及其热环境效应。研究成果发表于地学领域期刊《Results in Earth Sciences》，为发展中国家农业主导型地区的可持续发展提供了重要案例。

研究采用Landsat系列卫星(TM/ETM+/OLI-TIRS)的可见光-热红外多光谱数据，通过最大似然分类法(MLC)划分植被、农地、建成区等5类地物。运用辐射传输方程反演LST，结合NDVI和NDBI指数分析植被覆盖与建筑密度变化。采用TerrSet软件的LCM模块进行空间趋势分析，通过混淆矩阵验证分类精度(总体精度>91%，Kappa系数>0.89)。

研究结果揭示：

1. LULC分类与年代际变化
   1991-2021年间农业用地净增212.70 km²
   (6.31%)，建成区扩张175.41 km²
   (5.18%)，主要侵占植被(-10.81%)和休耕地(-471.79 km²
   )。空间趋势显示中部和东部建成区扩张显著，北部农业转型突出。

2. LST变化特征
   夏季LST从37.52°C(1991)升至39.76°C(2021)，秋季从35.13°C增至38.02°C。建成区LST比植被区高4-6°C，热剖面分析证实城市热岛(UHI)效应加剧。冬季出现反常降温(30.73°C→28.06°C)，可能与冬季降水增加有关。

3. 空间指标相关性
   NDVI与LST呈强负相关(R²
   =0.71)，NDBI与LST正相关(R²
   =0.57)。NDBI值下降反映城市绿化改善，但NDVI持续降低(-0.0948)表明植被净损失。

讨论部分指出，科奇比哈尔的LST升高是"农业扩张-城市化-植被减少"协同作用的结果。与Belay等(2019)的研究相比，该地区表现出独特的"冬季降温"现象，可能与该地区特有的季风气候和农业灌溉变化有关。研究创新性地发现：休耕地转化贡献了45.06%的农业扩张，这种土地转型模式在东南亚水稻种植区具有典型性。

结论强调，单纯控制城市扩张不足以缓解LST上升，需要综合施策：1)在农业区推广间作套种，维持土壤湿度；2)城市规划中强制保留30%的绿地空间；3)修复湿地生态系统以增强蒸发冷却。该研究建立的"LULC-LST-NDVI"耦合分析框架，可推广应用于南亚其他快速城市化地区。未来研究需结合气象站数据，区分气候变化与人为活动的贡献度。

这项研究的意义在于：首次量化了印度东部农业主导型地区的LST变化驱动机制，为平衡"粮食安全-城市化-气候适应"三重目标提供了定量依据。其提出的"热缓解优先级矩阵"被西孟加拉邦政府采纳为2025年区域规划的技术标准，彰显了地理信息技术在可持续发展决策中的实用价值。