□ 本报记者 马爱平

    近日，中国科学院地理科学与资源研究所副研究员匡文慧等在科学出版社出版专著《城市地表热环境遥感分析与生态调控》，该项研究在城市内部功能结构布局，如城市功能区以及硬化不透水地面和绿地结构比率高精度遥感监测方面，城市热岛及下垫面热环境状况监测与调控机制方面，以及城市大气、水、土壤和热辐射监测预警和应急管理方面具有创新性和开拓性。

    该书入选地球观测与导航技术丛书，被列为“十二五”国家重点图书出版规划项目。该项研究成果还获得国家自然科学基金项目，国家“863”、国家“973”等项目的资助。

    匡文慧研究组开展了一系列科技攻关，研发了城市功能区布局以及城市硬化不透水地面、绿地每个30米甚至亚米级象元组分比例信息高精度制图关键技术，可以提供高精度的城市功能区布局以及硬化不透水地面、绿地等建设规划布局详细制图信息。

    “应用地理信息空间分析技术，巧妙地将城市规划中的功能区和城市硬化不透水地面、绿地覆盖信息建立空间关联性，可计算具体每个功能区、甚至每个小区、楼盘的硬化地面的比率。”匡文慧说。

    针对城市热环境问题，匡文慧带领研究组成员自2010年以来应用红外测温仪，红外热像仪在遥感卫星过境时刻执行同步观测，开展了城市建筑和公园绿地地表温度、比辐射率、辐射四分量、热通量涡度相关等比较观测实验，研发了Landsat TM、MODIS系列城市生态参数遥感定量反演关键技术。

    “在北京城市开展实验研究，发现北京城市热岛范围从1984年的298平方公里扩张到现在的近1400平方公里，面积约扩张4.7倍；城乡热岛强度秋季差异从1984年的1—2℃增温到当前的3—6℃。”匡文慧说，同时，城市内部不同下垫面特征与材质、不同功能区和硬化不透水地面、绿地覆盖之间地表温度存在着更显著的差异。从城市热岛形成的地球物理机制方面考虑，这与不同下垫面的地表辐射和热通量差异密切相关。

    匡文慧说，应用城市绿地组分、地表温度、辐射通量分量等高精度多源信息，分析发现了服务于水热调节功能的各功能区硬化不透水地面与绿地组分调控阈值。公共绿地在城市不同区位的热调节功能差异显著，森林和草地绿化覆盖率与单位盖度的水汽蒸发（这里主要指潜热通量）呈指数关系。

    也就是说，在高密度的建筑、道路、广场等硬化不透水地面区，种植一棵树，会发挥两倍的潜热蒸发能力，这也意味着，城市建设规划需考虑，绿地在城市降温方面植被的群体效应和个体效应，如公园和道路绿化在这方面各自均有优势。

    该书提出了城市等级尺度地表结构与热环境调控新的理念，研发了耦合城市地理学“空间结构理论”和城市气候学“辐射能量平衡原理”生态城市调控模型。为方便应用，这些成果已经研发成模型和系统，可以有效识别出城市极端高温区域，制图城市绿化工程建设减缓城市热岛更有效的重点区位，在城市建设规划新区开发和旧城区改造中具有非常重要的应用价值。

    以上研究成果获得的高精度数据、各类专业模型、业务应用系统已经在国家环境保护、国家测绘与地理信息、地震应急部门开展科技示范和应用。

    国际《景观与城市规划》主编、美国北卡罗来纳大学教授象伟宁认为，该研究从理论水平、科学规律探索和发现以及应用实践方面取得一系列原创性成果，这一成果达到国际领先水平，并对其他国家、特别是北半球中纬度的国家，有直接的可借鉴作用。