面向地表热环境效应改善的北京绿隔规划策略
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摘要
北京绿隔是北京“分散集团式”布局的重要内容，也是调节和改善城市生态环境的重要绿地资源。北京绿隔的发展极其复杂且高度综合，绿隔的规划策略应是建立在综合协调基础上的一揽子措施，包括城市土地利用控制、城市设计、城乡统筹和城市生态等多种视角的考量。本文从城市生态的视角切入，面对北京日趋严重的城市热环境问题，探寻如何利用现有的、有限的绿隔绿地资源，充分发挥其对城市地表热环境效应的改善作用，并将制定面向地表热环境效应改善的北京绿隔规划策略作为本文关注的核心问题。
综合考虑气象条件、影像分辨率和研究对时相的要求等因素，本文选择1992年9月7日、2001年8月31日和2008年8月2日的三期Landsat5TM影像作为本文研究的主要遥感数据源，以遥感技术和GIS空间分析作为主要技术手段，反演研究区域的地表温度，提取绿隔内绿地斑块信息。分析发现1990年代以来北京地表城市热岛的空间分布呈现出从北部地区向南部地区转移，从中心城中心地区向边缘集团和新城转移的特征，地表热环境总体趋于恶化，北京绿隔绿地景观格局演变及其地表热环境效应表明，绿隔对地表热环境具有显著改善作用。本文还通过建立绿隔内绿地斑块对内、对外降温效果的统计定量研究评价体系，发现NDVI、绿地斑块的面积、周长和形状指数是影响北京绿隔对内、对外降温效果的主要因素。这些结果在地面气象观测数据、绿隔统计数据和前人相关研究成果中得到较好的验证。
基于上述结果，本文提出面向地表热环境效应改善的北京绿隔规划策略：通过提高绿隔的植被覆盖程度（NDVI）、增加绿地斑块的面积、周长、减小绿地斑块的形状指数等四项主要措施，实现对绿地斑块内外地表热环境效应的改善。由于这四项措施的使用高度依赖于尺度，必须根据小规模、中等规模和大规模绿地斑块的不同尺度实施分类指导。北京奥林匹克森林公园地块的绿地景观格局演变及其对应的地表热环境效应变化的遥感监测结果，为本文提出的规划策略提供了初步的验证。
Beijing’s Greenbelt is an important content of the “Scattered-Groups”layout strategy of Beijing. As a kind of green space, Beijing’s Greenbelt alsoplays an important role in improving urban ecological environment. Meanwhile,developing Beijing’s Greenbelt is extremely intricate and comprehensive, ofwhich the plan strategies should be a series of measures covering multiple fields.As urban thermal effect has been coming to be an increasingly serious problemto Beijing, this paper researches on how to make full use of existing and limitedGreenbelt to improve conditions, and highly focuses on Beijing’s Greenbelt planning strategies for the mitigation of urban surface thermal effect.
In need of study, we chose three Landsat5TM images, respectivelyachieved on Sep7th,1992, Aug31st2001, and Aug2nd,2008. Via remotesensing and GIS analysis, we retrieved land surface temperatures inexperimental areas and extracted information of the green patches. We find thatsurface thermal effect of Beijing deteriorated rapidly after the1990s,characterized by redistribution of surface urban heat island from northern areato southern area and from central city to new towns. Greenbelt improves surfacethermal environment efficiently as indicated by surface thermal analysis atmultiple time and spatial scale. Through statistical analysis, we further find thatNDVI, area, perimeter and shape index are important dimensions affecting greenpatches’ cooling effect. These results are confirmed by meteorologicalobservation, greenbelt statistics and previous researches.
Based on these results, we carried out our planning strategies to mitigatethe surface thermal effect by increasing the vegetation coverage, area, perimeterand reducing the shape index of green patches within Beijing’s greenbelt. Butthe implementations of those measures are highly depended on greenbelt’s scale.The case of the Olympic Forest Park had conducted a preliminary validation forthe planning strategies.
综合考虑气象条件、影像分辨率和研究对时相的要求等因素，本文选择1992年9月7日、2001年8月31日和2008年8月2日的三期Landsat5TM影像作为本文研究的主要遥感数据源，以遥感技术和GIS空间分析作为主要技术手段，反演研究区域的地表温度，提取绿隔内绿地斑块信息。分析发现1990年代以来北京地表城市热岛的空间分布呈现出从北部地区向南部地区转移，从中心城中心地区向边缘集团和新城转移的特征，地表热环境总体趋于恶化，北京绿隔绿地景观格局演变及其地表热环境效应表明，绿隔对地表热环境具有显著改善作用。本文还通过建立绿隔内绿地斑块对内、对外降温效果的统计定量研究评价体系，发现NDVI、绿地斑块的面积、周长和形状指数是影响北京绿隔对内、对外降温效果的主要因素。这些结果在地面气象观测数据、绿隔统计数据和前人相关研究成果中得到较好的验证。
基于上述结果，本文提出面向地表热环境效应改善的北京绿隔规划策略：通过提高绿隔的植被覆盖程度（NDVI）、增加绿地斑块的面积、周长、减小绿地斑块的形状指数等四项主要措施，实现对绿地斑块内外地表热环境效应的改善。由于这四项措施的使用高度依赖于尺度，必须根据小规模、中等规模和大规模绿地斑块的不同尺度实施分类指导。北京奥林匹克森林公园地块的绿地景观格局演变及其对应的地表热环境效应变化的遥感监测结果，为本文提出的规划策略提供了初步的验证。
Beijing’s Greenbelt is an important content of the “Scattered-Groups”layout strategy of Beijing. As a kind of green space, Beijing’s Greenbelt alsoplays an important role in improving urban ecological environment. Meanwhile,developing Beijing’s Greenbelt is extremely intricate and comprehensive, ofwhich the plan strategies should be a series of measures covering multiple fields.As urban thermal effect has been coming to be an increasingly serious problemto Beijing, this paper researches on how to make full use of existing and limitedGreenbelt to improve conditions, and highly focuses on Beijing’s Greenbelt planning strategies for the mitigation of urban surface thermal effect.
In need of study, we chose three Landsat5TM images, respectivelyachieved on Sep7th,1992, Aug31st2001, and Aug2nd,2008. Via remotesensing and GIS analysis, we retrieved land surface temperatures inexperimental areas and extracted information of the green patches. We find thatsurface thermal effect of Beijing deteriorated rapidly after the1990s,characterized by redistribution of surface urban heat island from northern areato southern area and from central city to new towns. Greenbelt improves surfacethermal environment efficiently as indicated by surface thermal analysis atmultiple time and spatial scale. Through statistical analysis, we further find thatNDVI, area, perimeter and shape index are important dimensions affecting greenpatches’ cooling effect. These results are confirmed by meteorologicalobservation, greenbelt statistics and previous researches.
Based on these results, we carried out our planning strategies to mitigatethe surface thermal effect by increasing the vegetation coverage, area, perimeterand reducing the shape index of green patches within Beijing’s greenbelt. Butthe implementations of those measures are highly depended on greenbelt’s scale.The case of the Olympic Forest Park had conducted a preliminary validation forthe planning strategies.
引文
①地理环境决定论：确认自然条件（即地理环境）是人类社会发展的决定性因素的一种思潮，简称“决定论”。即以自然过程的作用来解释社会和经济发展的进程，从而归结于地理环境决定政治体制。这一论点曾广泛流行于社会学、哲学、地理学、历史学的研究中。
①转引自：Eleonora Sad de Assis，Anésia Barros Frota．1999．Urban bioclimatic design strategies for a tropicalcity．Atmospheric Environment，33（24-25）：4135
①转引自：周淑贞，束炯．1994．城市气候学．北京：气象出版社：572
①参见：新华网授权发布《国家中长期科学技术发展规划纲要（2006-2020年）》［EB/OL］．（2006-02-9）［2010-10-15］．http://news.xinhuanet.com/politics/2006-02/09/content_4156347.htm
①参见：北京市气象局．2009．北京地区“热岛”和“凉岛”效应明显，提高植被覆盖率有利于降低城市“热岛效应”．气象信息专报（供内部参考）．2009年第14期
②参见：新华社授权发布《全国土地利用总体规划纲要修编方案2006-2020》［EB/OL］．（2008-10-23）［2010-10-18］．http://news.xinhuanet.com/newscenter/2008-10/23/content_10241429.htm
①转引自：周淑贞，束炯．1994．城市气候学．北京：气象出版社：244-245
②图片转引自：周淑贞，束炯．1994．城市气候学．北京：气象出版社：245图5.1
①1994年1月北京市政府批转首都规划委员会办公室《关于实施市区规划绿化隔离地区绿化请示的通知》（京政发［1994］7号文，以下简称“7号文”）
②2000年3月29日北京市人民政府办公厅印发了绿化隔离地区建设领导小组《关于加快本市绿化隔离地区建设暂行办法》的通知（京政办发［2000］20号，以下简称“20号文”）
③2003年7月11日，北京市人民政府关于加快本市第二道绿化隔离地区绿化建设的意见（京政发［2003］15号）,以下简称“15号文”）
④2008年5月6日，北京市人民政府批转市发改委《关于进一步推进本市第一道绿化隔离地区建设意见的通知》（京政发［2008］17号）,以下简称“17号文”）
①距平的概念参见：全国科学技术名词审定委员会对“距平”的定义http://www.term.gov.cn/pages/homepage/result2.jsp?id=330160&subid=10001803&subject=气候学&subsys=大气科学
①转引自：郭铌．2003．植被指数及其研究进展．干旱气象，21（4）：72
②转引自：王雪．2006．城市绿地空间分布及其热环境效应遥感分析：［博士论文］．北京：北京林业大学：18
①注释：由于气象站点的地表温度数据均测量裸露地表温度，与遥感反演得到的地表温度不是同一概念，故按照惯例采用距地面1.5米高测量的气温数据对地表温度进行验证。另外，1992年和2001年加密气象站尚未建成，故只有普通自动站数据。
①公式来源：周淑贞，束炯．1994．城市气候学．北京：气象出版社：194
②注释：人为热是指城市生产生活消耗能源排放进入大气的热量和生物（包括人类）新陈代谢产生的热量。参见：杨士弘等．2003．城市生态环境学．第二版．北京：科学出版社：82
①注释：景观镶嵌体（landscape mosaic）指由不同类型的廊道、斑块和基质构成的异质性景观。参见全国科学技术名词审定委员会http://www.term.gov.cn/pages/homepage/result2.jsp?id=287845&subid=10001794&subject=景观生态学&subsys=生态学
②注释：水面对热岛的缓解作用也很显著，但暂不在本文研究范畴
①缓冲区（buffer）是指在给定空间实体（点、线或多边形）的边缘形成的一个特定宽度的区域，宽度由缓冲距离决定。
①引自：胡洁，吴宜夏，吕璐珊等．2008．奥林匹克森林公园规划设计．建筑创作，（7）：63
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①转引自：Eleonora Sad de Assis，Anésia Barros Frota．1999．Urban bioclimatic design strategies for a tropicalcity．Atmospheric Environment，33（24-25）：4135
①转引自：周淑贞，束炯．1994．城市气候学．北京：气象出版社：572
①参见：新华网授权发布《国家中长期科学技术发展规划纲要（2006-2020年）》［EB/OL］．（2006-02-9）［2010-10-15］．http://news.xinhuanet.com/politics/2006-02/09/content_4156347.htm
①参见：北京市气象局．2009．北京地区“热岛”和“凉岛”效应明显，提高植被覆盖率有利于降低城市“热岛效应”．气象信息专报（供内部参考）．2009年第14期
②参见：新华社授权发布《全国土地利用总体规划纲要修编方案2006-2020》［EB/OL］．（2008-10-23）［2010-10-18］．http://news.xinhuanet.com/newscenter/2008-10/23/content_10241429.htm
①转引自：周淑贞，束炯．1994．城市气候学．北京：气象出版社：244-245
②图片转引自：周淑贞，束炯．1994．城市气候学．北京：气象出版社：245图5.1
①1994年1月北京市政府批转首都规划委员会办公室《关于实施市区规划绿化隔离地区绿化请示的通知》（京政发［1994］7号文，以下简称“7号文”）
②2000年3月29日北京市人民政府办公厅印发了绿化隔离地区建设领导小组《关于加快本市绿化隔离地区建设暂行办法》的通知（京政办发［2000］20号，以下简称“20号文”）
③2003年7月11日，北京市人民政府关于加快本市第二道绿化隔离地区绿化建设的意见（京政发［2003］15号）,以下简称“15号文”）
④2008年5月6日，北京市人民政府批转市发改委《关于进一步推进本市第一道绿化隔离地区建设意见的通知》（京政发［2008］17号）,以下简称“17号文”）
①距平的概念参见：全国科学技术名词审定委员会对“距平”的定义http://www.term.gov.cn/pages/homepage/result2.jsp?id=330160&subid=10001803&subject=气候学&subsys=大气科学
①转引自：郭铌．2003．植被指数及其研究进展．干旱气象，21（4）：72
②转引自：王雪．2006．城市绿地空间分布及其热环境效应遥感分析：［博士论文］．北京：北京林业大学：18
①注释：由于气象站点的地表温度数据均测量裸露地表温度，与遥感反演得到的地表温度不是同一概念，故按照惯例采用距地面1.5米高测量的气温数据对地表温度进行验证。另外，1992年和2001年加密气象站尚未建成，故只有普通自动站数据。
①公式来源：周淑贞，束炯．1994．城市气候学．北京：气象出版社：194
②注释：人为热是指城市生产生活消耗能源排放进入大气的热量和生物（包括人类）新陈代谢产生的热量。参见：杨士弘等．2003．城市生态环境学．第二版．北京：科学出版社：82
①注释：景观镶嵌体（landscape mosaic）指由不同类型的廊道、斑块和基质构成的异质性景观。参见全国科学技术名词审定委员会http://www.term.gov.cn/pages/homepage/result2.jsp?id=287845&subid=10001794&subject=景观生态学&subsys=生态学
②注释：水面对热岛的缓解作用也很显著，但暂不在本文研究范畴
①缓冲区（buffer）是指在给定空间实体（点、线或多边形）的边缘形成的一个特定宽度的区域，宽度由缓冲距离决定。
①引自：胡洁，吴宜夏，吕璐珊等．2008．奥林匹克森林公园规划设计．建筑创作，（7）：63
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