融合主客观视角的城市热暴露不平等评估:基于多源数据与机器学习的新框架

【字体: 时间:2025年07月17日 来源:Sustainable Cities and Society 10.5

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  针对传统城市热暴露(UHE)评估中主观感知缺失导致的"隐性不平等"问题,本研究创新性地整合遥感LST数据、社交媒体BERT分析和机器学习技术,构建了包含客观(OHE)、主观(SHE)和综合(CHE)的三维评估体系。研究发现北京不同交通分析区(TAZ)存在显著的热暴露空间异质性,揭示社会经济因素对SHE影响率达47.3%,为精准制定热环境治理策略提供了科学依据。

  

随着全球气候变化加剧,城市热环境恶化正成为威胁人类健康的重大挑战。过去20年间,高温暴露已导致全球约978万人死亡,而快速城市化更显著放大了热岛效应(Urban Heat Island, UHI)。尤其值得关注的是,由于城市功能区划和社会经济差异,热暴露(Urban Heat Exposure, UHE)呈现出明显的空间异质性,这种"热不平等"现象使得弱势群体面临更大的健康风险。传统评估方法主要依赖气象站或遥感地表温度(Land Surface Temperature, LST)等客观指标,却忽视了不同人群对热感知的主观差异,可能导致政策干预的"靶向失灵"。

针对这一科学难题,江苏省高校优势学科建设工程项目(PAPD)资助的研究团队在《Sustainable Cities and Society》发表创新成果。研究人员以北京为案例,首次构建了融合客观物理测量与主观社会感知的三维评估框架。通过整合LST遥感数据、BERT模型驱动的社交媒体文本分析以及机器学习算法,系统比较了客观热暴露(OHE)、主观热暴露(SHE)和综合热暴露(CHE)的空间分布特征,并深入解析了影响热不平等的关键驱动因素。

研究采用三项关键技术:首先基于LST和人口加权模型构建OHE指标;其次运用BERT大型语言模型分析微博文本提取SHE特征;最后通过熵权法集成主客观数据建立CHE评估体系。研究覆盖北京1368个交通分析区(TAZ),结合夜间灯光、POI等多源地理数据,采用地理加权回归(GWR)识别驱动因子。

【城市热暴露强度三视角评估】结果显示:OHE高值区集中在中心城区,而SHE热点呈现"多中心"分布,两者空间匹配率仅61.3%。CHE分析发现约23.7%的TAZ存在主客观评估偏差,证实单一视角可能低估实际热风险。

【热暴露不平等空间格局】社会经济弱势区域的SHE强度比OHE高出1.2-1.5个等级,老年人聚居区的热感知敏感度显著高于商业区。环境正义分析表明,低收入社区承受的热压力是高档住宅区的2.3倍。

【驱动机制差异】GWR模型显示:OHE主要受绿地率(β=-0.42)和建筑密度(β=0.38)影响;SHE则与人口年龄结构(β=0.47)和医疗资源可达性(β=-0.35)显著相关;CHE驱动呈现"双因素耦合"特征,社会经济指标解释力达52.6%。

这项研究突破了传统热环境评估的局限,首次系统论证了主观感知维度对热不平等研究的决定性影响。发现的"感知偏差区"为精准干预提供了新靶点,提出的CHE框架为SDG11(可持续城市)目标实现提供了方法论创新。政策启示包括:热浪应对策略应纳入社会脆弱性评估,城市规划需建立"生理-心理"双维度的热舒适标准,而基于社交媒体的实时感知监测可提升应急响应效能。该成果对全球快速城市化地区的环境正义治理具有普遍参考价值,特别为亚洲高密度城市的气候适应规划提供了科学范式。

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