基于BO-LightGBM框架的城市功能区形态对地表温度的非线性关系及协同效应研究

　　 摘要:

在全球气候变化加剧的背景下,通过规划手段提升城市热适应性成为实现可持续发展的重要途径。然而现有研究多关注单一要素或某方面因素对地表温度的线性影响,未能充分揭示城市功能区作为规划基本单元在热环境形成中的系统性作用。研究以武汉市中心城区为例,整合用地性质、遥感影像等多源数据,通过贝叶斯参数优化的BO-LightGBM模型和SHAP解释框架,探究了功能区形态与地表温度的非线性关系及其与其他要素的协同效应。研究发现:(1)城市功能区是热环境空间分异的结构性单元。工业与商业区温度较高,形成沿江与城郊的热岛核心,居住和管理区温度分布离散且整体偏低。(2)形态要素对地表温度的影响具有显著的非线性与功能区异质性,且存在调控阈值。其中居住区的聚合度介于65.50-218.51m之间时,更易形成"小街区、密路网"的空间结构,强化降温效果。(3)形态要素与自然、建筑及人类活动因素存在差异的非线性协同关系。适度的破碎度可通过边缘效应强化植被降温效应,高聚合度片区中提高设施密度有望减少机动化出行产生的人为热。最后,基于研究发现提出功能导向、形态优化等4项治理建议,以期为面向气候适应的精细化城市规划与低成本更新提供一定的数据支持和实证借鉴。