沿海城市热动态遥感：越南藩切的距离依赖性植被-温度关系

《Remote Sensing Applications: Society and Environment》：Remote sensing of coastal urban heat dynamics: Distance-dependent vegetation–temperature relationships in Phan Thiet, Vietnam

　　

# 摘要

理解城市热环境的空间异质性对于快速发展的热带沿海城市的气候适应性规划至关重要。尽管植被覆盖与地表温度（LST）之间的负相关关系已得到充分证实，但传统研究通常假定这种降温效应在城市景观中是空间均匀的。然而，在沿海区域，中尺度海洋过程、海风环流和邻近水体的热惯性可以强烈地调节热动力学过程，从而改变基于植被的降温效果的效力。本研究调查了越南南部一座快速城市化的沿海城市——潘切（Phan Thiet）中归一化植被指数（NDVI）与LST之间随距离变化的耦合关系，时间跨度为三个基准年份（2015年、2020年和2025年）。利用在Google地球引擎（GEE）平台上处理的多时相Landsat 8/9二级影像数据，我们分析了从0到1公里到内陆超过6公里的五个离散沿海缓冲区内的地表热格局。在2015年至2025年间，平均分区NDVI增加了+0.035至+0.112，而平均分区LST下降了?3.72°C至?5.64°C。2025年平衡的分区分析（每区n=3000）揭示了NDVI-LST关联从沿海到内陆的显著增强。紧邻海岸的区域仅表现出微弱的解释力（R2=0.056；斜率=?4.671±0.351，p<0.001），而大约4公里以内的内陆区域则表现出明显更强的关系（R2=0.348–0.446；斜率=?14.056至?13.847，p<0.001）。残差空间自相关诊断表明存在大量的剩余空间依赖性，但基于距离的空间调整推断在所有五个区域内均保留了显著的NDVI负系数。这种空间格局与近岸区域更强的沿海热调节作用以及内陆区域更大的地表生物物理控制相一致。这些发现支持空间差异化的绿化策略，而沿海通风廊道的建议应被视为需要当地风场验证的补充性假设。

# 引言

全球城市化加速与气候变化相结合，正在加剧全球各地城市地区的热压力，在热带和亚热带地区的影响尤为严重，这些地区具有强烈的太阳辐射和快速的土地利用变化（Li等，2017；Zhou等，2019）。升高的城市气温会损害室外人体热舒适度，增加空调能耗，加剧当地空气污染，并放大与热相关的发病率和死亡率（Voogt和Oke，2003；Li等，2025）。这些挑战在快速发展的东南亚国家尤为紧迫，因为经济和旅游发展往往超过了城市环境管理和空间规划的步伐（Son等，2017；Nguyen，2020）。

卫星反演的地表温度（LST）已成为刻画地表城市热岛（SUHI）的不可或缺的遥感工具，与稀疏的实地气象网络相比，它具有综合空间覆盖和多时相一致性的优势（Voogt和Oke，2003；Zhou等，2019）。在城市热遥感中，植被被广泛认为是地表温度的主要自然调节因子，通过冠层遮荫、改变地表反照率和通过蒸散发释放潜热来实现（Carlson和Arthur，2000；Weng等，2004；Peng等，2014）。因此，归一化植被指数（NDVI）被广泛用作植被丰度的代理指标，大量研究已证实NDVI与LST之间在不同城市背景下存在强烈的负相关关系（Son等，2017；Nguyen，2020；Li等，2025）。

然而，隐含地假定植被降温效率在整个大都市区域内是空间平稳的，这在物理上是错误的，尤其是在沿海城市环境中。沿海环境代表由海洋气候过程主导的复杂过渡性生态交错带，包括海风环流、海洋大气水汽平流和开阔水体的巨大热惯性（Miller等，2003；?iberna等，2021）。这些海洋力量可以削弱白天地表加热，无论当地冠层覆盖如何，从而可能使近岸区域的传统植被-温度关系解耦。大多数城市热遥感研究要么专注于内陆特大城市，要么将沿海城市视为同质空间单元，使得海洋调节的距离衰减行为难以被量化。

尽管对沿海城市气候的兴趣日益增长，但仍缺乏实证性的多时相研究来评估NDVI-LST关系如何沿明确的距海岸距离梯度变化，尤其是在次级热带城市。此外，发展中国家中等规模的沿海城市通常缺乏高密度的微气候观测网络，需要稳健的基于卫星的分析框架来为当地空间规划提供参考。

为了弥补这些不足，本研究利用Landsat 8/9热影像，调查了越南南部潘切市2015年、2020年和2025年多时相空间动态中的NDVI和LST关系。我们的核心研究假设是：植被的降温性能（通过回归斜率和R2量化）随着向海岸线的靠近而逐渐减弱，这是由主导性的海洋热调节作用所致；而在内陆区域，地表生物物理属性主导局部热力学，降温效果增强。具体而言，本研究回答以下三个研究问题：

1. 2015年至2025年间，潘切市NDVI和LST的空间格局如何演变？
2. 全市范围的NDVI-LST关系能否充分代表城市内部的热响应？
3. NDVI-LST关系的回归斜率、统计显著性和解释力在定义的沿海缓冲区内如何变化？

潘切市为本研究提供了合适的案例。作为越南中南部的一个快速增长的旅游枢纽，它具有独特的空间梯度，涵盖高密度沿海旅游基础设施、砂质土壤、城郊农业和有植被的腹地。与河内或胡志明市等首位城市不同，像潘切这样的次级沿海城市拥有有限的环境监测能力。在此展示一个可推广的Google地球引擎框架，可以为城市气候适应提供可转移的见解，直接支持联合国可持续发展目标（SDG 11：可持续城市和社区；SDG 13：气候行动），并促进基于证据的城市绿色基础设施分区。

# 研究区域

潘切是平省（Binh Thuan Province）的沿海首府，位于越南中南海岸（10°53′N至11°03′N，108°01′E至108°21′E；图1）。该市拥有沿潘切湾（Vinh Phan Thiet）的广阔海岸线，行政总面积约为206平方公里。潘切具有热带半干旱季风气候，分为两个明显季节：从11月到次年4月的漫长干季，以及从5月到10月的雨季。

# NDVI的空间和多时相分布

NDVI格局在2015年、2020年和2025年的潘切市表现出持续的空间结构化特征（图3）。最低的平均NDVI值持续出现在紧邻沿海区域（Zone 1：2015年为0.319±0.146；2020年为0.324±0.149；2025年为0.364±0.159），该区域普遍存在不透水表面、砂质基质和密集的旅游基础设施。向内陆移动，平均绿度通常更高，在超过6公里区域，2015年达到0.426±0.129，2025年达到0.468±0.178。在所有

# 讨论

讨论首先解释广泛的沿海到内陆NDVI-LST梯度，然后评估与预测变量范围和沿海几何形状相关的方法学注意事项，考察传感器和时间一致性，最后考虑对空间差异化城市气候适应的意义。

# 结论

本研究证明，热带沿海城市中的城市植被（NDVI）与地表温度（LST）之间的关系随距海岸线距离的变化而显著改变，而非保持空间均匀。在潘切市，0-1公里区域内微弱的关系（R2=0.056）与沿海环境影响下植被绿度与地表热变异的局部解耦相一致，而内陆区域则出现明显更强的负相关关系，

# CRediT作者贡献声明

Tuy Van Bao：撰写-审阅与编辑、撰写-初稿、可视化、软件、方法学、正式分析、概念化。Anh Tuyet Thi Ngo：撰写-审阅与编辑、调查研究、数据管理、概念化。Van Thanh Ha：可视化、验证、软件、方法学、正式分析。Thuy Thi Hoang：撰写-审阅与编辑、监督、资源、项目管理。

# 卫星数据

Landsat 8和Landsat 9 Collection 2二级地表反射率和地表温度产品可通过美国地质调查局（USGS）地球资源观测与科学（EROS）中心和Google地球引擎数据目录公开获取。

# 代码可用性

Google地球引擎JavaScript工作流公开可访问：https://code.earthengine.google.com/a5d3b2e099a3459c7cda380772f3c8f2。

# 伦理声明

本研究基于二次数据和公开来源。未涉及人类受试者的直接参与或动物实验，因此不需要正式伦理审批。

# 生成式AI和AI辅助技术在稿件准备过程中的声明

在本文准备过程中，作者使用了AI（ChatGPT）来辅助语言润色、稿件组织和在回应审稿人意见时提高清晰度。所有科学分析、数据解释和结论均由作者审核和验证。在使用该工具后，作者根据需要审阅和编辑了内容，并对出版物承担全部责任。

# 资助

本研究未获得公共、商业或非营利部门资助机构的专项资助。

# 利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

# 致谢

作者感谢美国地质调查局（USGS）和国家航空航天局（NASA）提供开放获取的Landsat影像，感谢Google地球引擎平台提供计算云基础设施。

Tuy Van Bao | Anh Tuyet Thi Ngo | Van Thanh Ha | Thuy Thi Hoang
越南胡志明市自然资源与环境大学，越南胡志明市