《Annals of GIS》：Assessing thermal comfort dynamics through the urban fragmentation approach: a case study of the hot and arid metropolitan of Tabriz
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摘要：城市增长改变了土地利用组成和空间结构，从而重塑了城市热环境及人类热舒适。然而，空间配置和破碎化对城市热响应的影响仍知之甚少。本研究调查了2000年至2023年间大不里士土地利用变化和城市破碎化（FI）如何影响地表温度（LST）和不舒适指数（DI）。结果表
摘要：城市增长改变了土地利用组成和空间结构，从而重塑了城市热环境及人类热舒适。然而，空间配置和破碎化对城市热响应的影响仍知之甚少。本研究调查了2000年至2023年间大不里士土地利用变化和城市破碎化（FI）如何影响地表温度（LST）和不舒适指数（DI）。结果表明，填充主导区域的结构整合降低了破碎化，而外围区域保持高度破碎化。景观指标表明，建筑用地的更高聚集度与热条件相关，而分散式开发维持了热异质性。热应力与细分-隔离指标呈正相关，而与聚集指标呈负相关。这些发现表明，城市热动态正转向配置驱动模式，强调空间整合和降低破碎化对于缓解持续城市热应力至关重要。结果为气候响应型城市规划和热韧性城市景观设计提供了可操作的见解。
**论文解读：城市破碎化视角下的热舒适动态——以大不里士炎热干旱大都市为例**
**研究背景与问题**
随着21世纪城市化加速，土地利用/土地覆盖变化（LULC）显著改变了地表能量平衡，导致地表温度（LST）升高和热舒适恶化。尽管已有研究关注土地覆盖组成对热环境的影响，但城市空间配置（尤其是破碎化）对热响应的作用尚不明确。现有文献缺乏对城市破碎化（FI）、空间组织与热后果之间相互作用的系统理解，特别是在干旱-半干旱地区，快速扩张模式（如分散式扩张 vs. 紧凑填充）如何通过改变空间连续性和异质性来加剧或缓解地表加热及不舒适指数（DI）仍不清楚。为此，研究人员采用城市破碎化框架，综合评估LULC变化、空间结构、LST和DI之间的关系，旨在揭示从成分驱动向配置驱动的热动态转变，为气候适应型规划提供依据。论文发表在《Annals of GIS》。
**研究方法**
研究人员采用了多时相遥感与空间统计相结合的技术方法：利用Landsat影像（2000、2013、2023年）进行最大似然监督分类获得LULC图；通过单窗算法和分裂窗算法反演LST；基于Thom’s DI公式计算不舒适指数（DI），其中气温替换为LST并从气象站获取相对湿度；运用破碎化指数（FI）和类级景观指标（斑块密度PD、边缘密度ED、平均斑块面积AREA_MN、最大斑块指数LPI、聚集指数AI、分裂指数SPLIT）量化城市结构；采用全局莫兰指数（Global Moran’s I）和热点分析（Getis-Ord Gi*）检测空间聚类；并通过主成分分析（PCA）降维后建立多元回归模型，评估FI、景观配置主成分和生物物理指数（NDBI、SAVI、NDBSI）对LST和DI的综合影响。样本区域为伊朗大不里士十个行政区，气象数据来源于当地气象组织。
**研究结果**
**4.1 城市织物破碎化的时空演化**
通过FI和景观指标分析发现，2000–2023年大不里士建成区从33.1%扩张至46.1%，荒地减少、植被小幅增加。填充主导区域（如第5区）FI大幅下降（从107.26降至18.97），显示结构整合；而外围区（如第9区）保持高度破碎化。类级景观指标表明，聚集和填充扩张区域PD降低、AREA_MN和LPI增加，反映空间连续性增强；发展区则显示PD增加和斑块变小，表明分散式开发。
**4.2 热景观动态：LST和DI的时空模式**
LST和DI均呈现城市尺度下降趋势，但空间异质性显著。密集连续的城市结构温度低于稀疏或荒地景观；植被对降温的作用依赖于周围土地覆盖和结构。破碎化高的外围区域（如第9区）维持较高LST和DI，而紧凑区域（如第8区）降温更明显。空间自相关分析显示高莫兰指数（0.85–0.96），DI热点集中在高破碎化区域，冷点分布在紧凑建成区。
**4.3 城市形态与热响应的关联：破碎化、地表特征与热**
生物物理指数（NDBI、NDBSI、SAVI）空间分布与FI模式一致：高FI区对应高NDBSI和低结构连续性，与较高LST和DI相关。时间上，大部分区域NDBI上升，NDBSI普遍增加，SAVI增长有限且空间不均匀。这表明地表温度下降主要归因于城市结构变化而非广泛植被扩张。
**4.4 城市空间结构与热响应的集成建模**
多元回归模型显示，单独FI的解释力随时间增强（R2从约0.40升至0.78）。加入PCA1（生物物理指数主成分）后R2增至0.42–0.88，全模型（包括FI、PCA1和PCA2）在2023年解释高达94%的LST和DI变异。相关性分析确认FI与分裂指标（SPLIT）正相关、与聚集指标（AI）负相关，且随年份增强。这表明城市热动态已从成分驱动转变为配置驱动，空间结构和地表物理属性的相互作用主导了热响应。
**讨论与结论**
讨论部分指出，大不里士LST下降并非由植被主导，而是因紧凑建成区替代高反射率的裸露荒地，通过遮阴、改变反照率和降低地表异质性缓解了白天过热，这与半干旱城市“城市冷岛”现象一致。研究结果支持紧凑发展优于分散蔓延的观点，并强调了结构整合对缓解局部热应力的关键作用。政策启示建议优先进行控制性填充和再开发，避免外围无序扩张，并在高破碎化区域部署针对性绿色基础设施。研究结论翻译如下：本研究表明，2000–2023年间大不里士城市热动态发生了结构性转变，空间配置日益主导热行为，超越了单纯的土地覆盖组成。建成区从33.1%增长至46.1%，荒地从41.1%降至22.8%，形成异质性空间格局。城市增长沿两条路径发展：填充整合和分散外围开发。LST和DI在紧凑聚集区域下降，在破碎区域升高。空间自相关证实热应力强聚类（莫兰指数0.85–0.96）。破碎化的预测能力随时间增强（早期R2≈0.40，2023年达0.78），综合模型解释了高达94%的LST和DI变异，突显城市形态、地表暴露与能量平衡之间日益增强的耦合。这些发现建立了量化结构路径，将土地利用转化、破碎化下降与热应力缓和联系起来。有效热缓解需要超越植被或土地覆盖调整，必须通过城市规划设计有意识地控制空间连续性、聚集度和破碎化，将空间配置指标纳入政策框架对提升长期城市热韧性至关重要。
