北京市三維景觀格局的局地氣象環(huán)境影響初探

欒慶祖 ，李波，葉彩華*，張新時(shí)，張英

1. 北京城市氣象研究院，北京 100089；2. 北京市氣候中心，北京 100089；3. 北京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)部，北京 100875；4. 北京市地震局，北京 100080

城市化過程中帶來的城市景觀格局演變會(huì)對(duì)城市生態(tài)過程產(chǎn)生不同程度的影響，從而影響城市局地氣候條件，進(jìn)而影響城市污染物的擴(kuò)散、城市居民生活的熱環(huán)境、通風(fēng)環(huán)境等。Grimm et al.（2008）認(rèn)為，城市發(fā)展對(duì)大氣環(huán)境的效應(yīng)表現(xiàn)為：改變了城市區(qū)域生物地球化學(xué)循環(huán)，排放大量溫室氣體，造成嚴(yán)重環(huán)境污染；改變氣候特征，出現(xiàn)“熱島”、“干島”、“混濁島”效應(yīng)，造成區(qū)域污染積聚等。

北京市作為中國(guó)典型的大型城市，近年來面臨的城市發(fā)展與生態(tài)環(huán)境矛盾更加突出。Hao et al.（2016）研究表明，北京市城市1990－2001年間高密度城市建設(shè)區(qū)域面積增長(zhǎng)了97 km2以上，而2001－2014年間僅五環(huán)到六環(huán)之間高密度城市建設(shè)區(qū)域面積就增長(zhǎng)210 km2以上。從景觀格局的角度來看，2003－2011年間北京市六環(huán)內(nèi)的城市景觀格局表現(xiàn)為建設(shè)用地斑塊破碎化趨勢(shì)降低，景觀蔓延度和聚合度上升，但景觀多樣性下降迅速（陽文銳，2015）。與此同時(shí)，北京城市中心區(qū)域與郊區(qū)的最大溫差可達(dá)到7 ℃（晏海等，2017），2010年因?yàn)槌鞘懈邷厮劳龅娜藬?shù)達(dá)到558人（欒桂杰等，2015）；從 2009－2014年，北京城區(qū)年平均風(fēng)速下降了12%，城區(qū)比郊區(qū)的年平均風(fēng)速低42%（杜吳鵬等，2017）。北京市近幾十年急劇的升溫、風(fēng)速變?nèi)鹾蛧?yán)重的大氣污染與城市不透水面、高密度建筑的快速擴(kuò)展后的景觀格局變化之間是否存在直接的關(guān)系？這些城市景觀格局的變化對(duì)城市大氣環(huán)境的改變是否有影響？以及影響的程度、范圍如何？對(duì)這些問題的科學(xué)解答不僅有助于解決北京市面臨的突出的大氣環(huán)境問題，而且有助于引導(dǎo)全國(guó)各大、中城市在發(fā)展過程中向著人居環(huán)境舒適性不斷提高的方向發(fā)展。

城市景觀格局對(duì)大氣環(huán)境的影響作用是在不同的空間立體層面上產(chǎn)生的。在經(jīng)濟(jì)和人口密集的城市中心區(qū)域，空間上建筑容積率不斷提升，地表粗糙度也不斷變化，在垂直立面上景觀格局表現(xiàn)出的復(fù)雜性使大氣環(huán)境要素在立體上也呈現(xiàn)出更加復(fù)雜的特征。三維景觀格局指數(shù)是在二維基礎(chǔ)上，融入三維高程或景觀高度信息構(gòu)成三維景觀格局指數(shù)。在 2000年之前，幾乎所有的研究都集中在二維層面展開，極少涉及到三維層面（Petras et al.，2017），但三維景觀格局指數(shù)有助于更加全面、深刻地認(rèn)識(shí)研究對(duì)象的三維景觀格局特征。近年來應(yīng)用三維景觀格局指數(shù)開展分析逐漸成為研究熱點(diǎn)（Wu et al.，2017；Jumba et al.，2016）。鑒于此，本研究從城市三維景觀格局的角度對(duì)城市擴(kuò)展引起的局地氣象條件變化問題開展影響關(guān)系研究。一方面嘗試找到或構(gòu)建出在小區(qū)尺度上對(duì)氣象因子敏感的三維景觀格局指數(shù)，另一方面應(yīng)用三維景觀格局指數(shù)分析城市三維擴(kuò)展對(duì)區(qū)域氣象條件的影響，為解決城市發(fā)展與大氣環(huán)境之間的矛盾提供科學(xué)理論依據(jù)和實(shí)踐支撐。

1 研究區(qū)域與方法

1.1 研究區(qū)域及數(shù)據(jù)

以城市化發(fā)展最為典型的北京市為研究對(duì)象，以城市用地?cái)U(kuò)展快速的六環(huán)內(nèi)區(qū)域?yàn)檠芯糠秶＞坝^格局表達(dá)所用的數(shù)據(jù)來自北京市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院 1∶2000大比例尺地形圖測(cè)繪數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集時(shí)間為 2011年。由于三維景觀格局主要是由建筑景觀在立體層面引起，且北京市主城區(qū)的地形起伏很小，本研究主要基于建筑物圖層數(shù)據(jù)開展。為保持與城市地形圖時(shí)相一致，氣象數(shù)據(jù)采用北京市氣象局區(qū)域自動(dòng)站2011年一整年觀測(cè)結(jié)果，其中溫度、濕度和風(fēng)的觀測(cè)依據(jù)國(guó)標(biāo)《自動(dòng)氣象站觀測(cè)規(guī)范》（GB/T 33703—2017）開展。原始采集頻次為5 min，本文將數(shù)據(jù)處理為逐日平均后計(jì)算年度平均值。在研究區(qū)域內(nèi)，從緩沖區(qū)不重合的角度出發(fā)，選取26個(gè)區(qū)域氣象站點(diǎn)作為樣本分析單元；為對(duì)比分析不同空間尺度內(nèi)的變化，利用ArcGIS軟件提取氣象站點(diǎn)周邊半徑為500、1000和2000 m的圓形緩沖區(qū)。研究區(qū)域及氣象站點(diǎn)分布如圖1所示。

1.2 景觀格局表達(dá)

圖1 研究區(qū)域及區(qū)域自動(dòng)氣象觀測(cè)站位置分布圖Fig. 1 Study area and locations of meteorological automatic observation stations

通過定量描述不同尺度上的景觀格局特征，如斑塊尺度、景觀類型尺度以及整個(gè)區(qū)域景觀尺度，景觀格局指數(shù)能夠從不同側(cè)面定量揭示各種景觀要素的空間布局特征（Bartel，2000）。尤其是在景觀格局復(fù)雜、異質(zhì)性高的城市區(qū)域，通過景觀格局特征分析，可準(zhǔn)確揭示不同景觀的空間布局特征（Weinstoerffer et al.，2000），不少學(xué)者開展了三維景觀格局指數(shù)相關(guān)的分析研究和應(yīng)用研究（Wu et al.，2017）。本研究基于景觀格局指數(shù)的基本計(jì)算原理，參考張小飛等（2007）提出的三維景觀格局指數(shù)構(gòu)建思路，結(jié)合典型城市北京的建筑景觀高度特征及由此構(gòu)成的三維景觀格局特征，構(gòu)建能夠在區(qū)域尺度上表達(dá)景觀結(jié)構(gòu)及空間特征，同時(shí)可以在一定程度上反映出對(duì)局地能量、輻射或動(dòng)力學(xué)差異的三維景觀格局指數(shù)，期望能夠定量描述人為主導(dǎo)的城市景觀在垂直方向上的基本空間特征及其與局地氣象條件的相關(guān)關(guān)系。

1.2.1 景觀高度密度（Landscape Height Desnsity，LHD）

景觀高度密度（LHD）的計(jì)算公式如下所示：

式中，Hi為斑塊i的平均高度；S為區(qū)域范圍的面積；LHD為景觀中所有斑塊的總高度（m）與區(qū)域范圍面積的比值。LHD取值范圍：LHD＞0，無上限。景觀高度密度可用于比較不同區(qū)域內(nèi)城市景觀的平均高度情況，可反映區(qū)域內(nèi)地表的粗糙程度，并可表達(dá)景觀在立體空間上的高度平均水平及空間差異。

1.2.2 景觀起伏度（Landscape Height Range，LHR）

景觀起伏度（LHR）的計(jì)算公式如下所示：

式中，LHR為景觀中斑塊的最高與最低的高度值之差。景觀起伏度可表現(xiàn)一定范圍內(nèi)城市景觀格局在高度上的差異程度。景觀起伏度越高，城市景觀與大氣環(huán)境相互作用的垂直高度也越高。

1.2.3 最高景觀指數(shù)（Highest Landscape Indices，HLI）

最高景觀指數(shù)（HLI）的計(jì)算公式如下所示：

式中，HLI為景觀中最高斑塊高度與景觀總高度的比值。最高景觀指數(shù)可突出表現(xiàn)區(qū)域內(nèi)核心城市景觀的高度特征及空間擁擠程度。最高景觀指數(shù)越大，城市三維景觀與大氣環(huán)境相互作用的立體空間范圍越大。

1.2.4 景觀錯(cuò)落度（Landscape Otherness，LO）

景觀錯(cuò)落度（LO）的計(jì)算公式如下所示：

1.2.5 景觀容積密度（Landscape Volume Density，LVD）

景觀容積密度（LVD）的計(jì)算公式如下所示：

式中，Vi為第 i個(gè)斑塊的容積（容積=占地面積×高度）；LVD指景觀所在的區(qū)域范圍內(nèi)，所有斑塊的容積之和與區(qū)域面積之比。景觀容積密度反映了區(qū)域內(nèi)景觀在立體空間上的擁擠程度，景觀容積密度越大，與大氣接觸的范圍越大，與大氣環(huán)境之間的相互能量交換程度可能越強(qiáng)。

1.2.6 天空開闊度（Sky View Factor，SVF）

天空開闊度，也稱天穹可見度（SVF），或天空可視因子。Oke（1987）給出了天空視域因子的定義：夜晚從城市地面發(fā)出的長(zhǎng)波輻射，一部分被樹木、建筑物等障礙物阻擋后被這些障礙物二次吸收，另外一部分則射向天空而被釋放；被釋放的部分輻射與總輻射的比被稱為天空視域因子，是一個(gè)沒有量綱且介于 0－1之間的數(shù)值。氣象模擬數(shù)值模式中 SVF作為一個(gè)重要的下墊面參數(shù)，對(duì)模式結(jié)果產(chǎn)生關(guān)鍵的影響（劉振鑫，2014；史兵等，2017）。因此，SVF是一個(gè)描述三維城市形態(tài)的數(shù)值，反映了城市中不同的街渠幾何形態(tài)，通過影響地表能量平衡關(guān)系、改變局地空氣流通，顯著影響室外熱環(huán)境和人體生理等效溫度。不少學(xué)者的研究證實(shí)SVF與城市熱環(huán)境存在較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性（Chen et al.，2012），并采用SVF來衡量城市景觀格局對(duì)局地?zé)岘h(huán)境的影響程度（史兵等，2017）。

天空開闊度（SVF）的獲取方法有多種，包括基于建筑幾何特性和輻射交換模型的矢量計(jì)算模型（Oke，1987）和基于高分辨率城市數(shù)字高程模型（DEM）的柵格計(jì)算模型，我們采用Kokalj et al.（2011）提出的基于DEM柵格計(jì)算模型估算SVF，計(jì)算公式如下所示：

式中，Ω為天空可視立體角，γi為第i個(gè)方位角時(shí)的影響地形高度角；R為地形影響半徑；n為計(jì)算的方位角樹木；SVF為歸一化后的天空可視立體角，即天空開闊度。由于缺少精細(xì)化的建筑物模型數(shù)據(jù)，本研究在計(jì)算過程中將建筑物都看作是長(zhǎng)方體；在 SVF指數(shù)的計(jì)算過程中，建筑物所在區(qū)域的近地表處的 SVF理論值為 0，建筑物頂層的SVF值為1，氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)在近地面處采集（距離地表1.5 m高度處）。

1.3 研究方法

選擇地面空氣溫度、相對(duì)濕度和風(fēng)速3個(gè)氣象觀測(cè)要素作為局地氣象條件的主要表征量，將氣象觀測(cè)站點(diǎn)的年平均溫度、濕度和風(fēng)速值與上述三維景觀格局指數(shù)值進(jìn)行時(shí)空匹配，分別在500、1000和2000 m的空間尺度內(nèi)分析氣象條件因子與景觀格局的相關(guān)關(guān)系。本文采用的技術(shù)流程如圖2所示。

2 結(jié)果與分析

2.1 三維景觀格局指數(shù)與溫度要素分析

圖2 技術(shù)流程圖Fig. 2 Technical flow chart

通過計(jì)算本研究選定的三維景觀格局指數(shù)與溫度的相關(guān)性，得到圖3和表1所示結(jié)果。在3個(gè)緩沖區(qū)內(nèi)，本研究構(gòu)建的6個(gè)三維景觀指數(shù)中，均有 4個(gè)指數(shù)與溫度顯著相關(guān)（P＜0.05），但在不同距離的緩沖區(qū)范圍內(nèi)，通過顯著性檢驗(yàn)的指數(shù)并不完全相同。在500 m和1000 m緩沖區(qū)范圍內(nèi)，LVD、LHD、LHR和SVF均通過顯著性檢驗(yàn)，而在2000 m緩沖區(qū)范圍內(nèi)，LVD、HLI、LO和SVF通過了顯著檢驗(yàn)。這一結(jié)果表明，本文所構(gòu)建的景觀格局指數(shù)均能夠表征景觀格局對(duì)大氣環(huán)境溫度的影響程度，但這6個(gè)景觀格局指數(shù)對(duì)大氣環(huán)境溫度的影響具有空間尺度性。其中，LHD、LHR、HLI和LO的空間尺度性較明顯。

對(duì)比本文構(gòu)建的6個(gè)景觀格局指數(shù)與溫度的相關(guān)性結(jié)果，LVD與溫度的相關(guān)性最強(qiáng)，在3個(gè)尺度范圍內(nèi)都體現(xiàn)為正相關(guān)，都通過了顯著性檢驗(yàn)（P＜0.01），表明局地LVD在一定程度上顯著影響著局地大氣環(huán)境的溫度變化，LVD越高，溫度越高。這一結(jié)果與葛亞寧等（2016）和武鵬飛等（2009）利用建筑景觀的二維指數(shù)研究城市熱島的研究結(jié)果一致，說明LVD可作為評(píng)估局地大氣環(huán)境溫度影響的重要指標(biāo)。LVD指數(shù)可在一定程度上反映人為活動(dòng)的特征，LVD值越高，表明區(qū)域的建筑物越密集，占用空間越大，人居活動(dòng)越頻繁，對(duì)區(qū)域的熱排放越多，造成區(qū)域溫度相對(duì)較高。SVF指數(shù)與溫度呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，與Chen et al.（2012）的研究結(jié)果一致。從散點(diǎn)圖分布上看， SVF在高值區(qū)域的分布較為集中（0.8－1.0之間），在低值（0.5－0.7）區(qū)域的分布尚可，但在中值區(qū)域（0.7－0.8）的分布較少，整體上線性回歸趨勢(shì)線偏差較大，與其他研究結(jié)果相比相關(guān)系數(shù)不高。分析原因，SVF對(duì)不同季節(jié)、不同時(shí)刻的城市局地溫度影響可能不同，在不同時(shí)空尺度下的相關(guān)性強(qiáng)弱程度存在差異。

基于三維景觀格局指數(shù)對(duì)北京市主城區(qū)景觀格局對(duì)大氣環(huán)境溫度的影響分析發(fā)現(xiàn)，北京市城市三維景觀格局對(duì)大氣環(huán)境溫度的影響效應(yīng)非常顯著。城市三維空間密度越大、高度密度越大、景觀起伏度越大的地方，區(qū)域溫度越高；最高景觀指數(shù)值越高、景觀錯(cuò)落度越高、天空開闊度高的地方，區(qū)域溫度越低。

2.2 三維景觀格局指數(shù)與濕度要素分析

通過計(jì)算本研究選定的三維景觀格局指數(shù)與濕度因子的相關(guān)性，得到圖4和表2所示結(jié)果。本文構(gòu)建的6個(gè)三維景觀指數(shù)中有4個(gè)與濕度的相關(guān)性顯著（P＜0.05），分別是LVD、LHD、LHR和LO，但在不同距離的緩沖區(qū)范圍內(nèi)，通過顯著性檢驗(yàn)的指數(shù)并不完全相同。在500 m緩沖區(qū)范圍內(nèi)，LVD和LO通過顯著性檢驗(yàn)，而在1000 m和2000 m緩沖區(qū)范圍內(nèi)，LVD、LHD和LHR通過了顯著檢驗(yàn)。此外，無論在哪個(gè)緩沖區(qū)內(nèi)HLI和SVF與局地濕度相關(guān)性均不顯著。這一結(jié)果也同樣表明，盡管本文所構(gòu)建的景觀格局指數(shù)中LVD、LHD、LHR和LO能夠表征景觀格局對(duì)大氣環(huán)境濕度的影響程度，但這4個(gè)景觀景觀格局指數(shù)對(duì)大氣環(huán)境濕度的影響具有尺度性。其中LHD、LHR和LO的尺度性特點(diǎn)比較明顯。

表1 三維景觀格局指數(shù)與溫度因子相關(guān)系數(shù)Table 1 Correlation coefficients between 3D landscape indices and temperature factors

圖3 北京市主城區(qū)三維景觀格局指數(shù)與溫度的相關(guān)性散點(diǎn)圖Fig. 3 Correlation scatter plots between 3D landscape indices and temperature in Beijing’s central districts

表2 三維景觀格局指數(shù)與濕度因子相關(guān)系數(shù)Table 2 Correlation coefficients between 3D landscape indices and humidity factors

對(duì)比本文構(gòu)建的4個(gè)與濕度顯著相關(guān)的指數(shù)，LVD與濕度的相關(guān)性最強(qiáng)，LVD與相對(duì)濕度呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，最大相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.5968，通過99%置信度t檢驗(yàn)，表明景觀高度密度指數(shù)對(duì)局地相對(duì)濕度的影響顯著，LVD越高，相對(duì)濕度越低。說明LVD可作為評(píng)估局地大氣環(huán)境濕度影響的重要指標(biāo)。這與上述溫度的影響類似，LVD可在一定程度上反映人為活動(dòng)的特征，LVD越高，區(qū)域的建筑物越密集，建筑物占用空間越大，壓縮了綠地、水體等可增加相對(duì)濕度的景觀類型空間，造成區(qū)域相對(duì)濕度較低。

圖4 北京市主城區(qū)三維景觀格局指數(shù)與濕度的相關(guān)性散點(diǎn)圖Fig. 4 Correlation scatter plots between 3D landscape indices and humidity in Beijing’s central districts

基于三維景觀格局指數(shù)，分析北京市主城區(qū)景觀格局對(duì)大氣環(huán)境濕度的影響發(fā)現(xiàn)，濕度受景觀格局影響非常明顯。城市三維空間密度越大、高度密度越大、景觀起伏度越大的地方，區(qū)域濕度越低。

2.3 三維景觀格局指數(shù)與風(fēng)速要素分析

通過計(jì)算本文選定的三維景觀格局指數(shù)與風(fēng)速因子的相關(guān)性，得到圖5和表3所示結(jié)果。本文構(gòu)建的 6個(gè)三維景觀指數(shù)中有 5個(gè)與風(fēng)速顯著相關(guān)，其中LVD、LHD、SVF和LHR在3個(gè)緩沖區(qū)范圍內(nèi)均與風(fēng)速顯著相關(guān)，而LO僅在2000 m范圍內(nèi)與風(fēng)速顯著相關(guān)；HLI與局地風(fēng)速在3個(gè)緩沖范圍內(nèi)相關(guān)性均不顯著。這一結(jié)果也說明，這5個(gè)景觀格局指數(shù)能夠表征景觀格局對(duì)大氣環(huán)境風(fēng)速的影響程度，但對(duì)大氣環(huán)境風(fēng)速的影響具有空間尺度性。

LVD、LHD、SVF和LHR均與風(fēng)速呈強(qiáng)顯著相關(guān)，在3個(gè)尺度范圍內(nèi)，這4個(gè)指數(shù)都通過99%置信度t檢驗(yàn)，表明這4個(gè)景觀格局指數(shù)對(duì)局地風(fēng)速的影響非常顯著，指數(shù)值越高，風(fēng)速越低；SVF與風(fēng)速呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)，最大相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.7812，通過99%置信度t檢驗(yàn)，表明SVF對(duì)局地風(fēng)速的影響非常顯著，區(qū)域天空開闊度值越高，區(qū)域通風(fēng)空間也就越大，風(fēng)力受阻擋的外源性阻力也就越小，風(fēng)速越高。因此，LVD、LHD、SVF和LHR可作為評(píng)估局地景觀格局對(duì)大氣環(huán)境風(fēng)速影響的重要指標(biāo)。

圖5 北京市主城區(qū)三維景觀格局指數(shù)與風(fēng)速的相關(guān)性散點(diǎn)圖Fig. 5 Correlation scatter plots between 3D landscape indices and wind speed in Beijing’s central districts

表3 三維景觀格局指數(shù)與風(fēng)速因子相關(guān)系數(shù)Table 3 Correlation coefficients between 3D landscape indices and wind speed factors

基于三維景觀格局指數(shù)，分析北京市主城區(qū)景觀格局對(duì)大氣環(huán)境風(fēng)速的影響發(fā)現(xiàn)，北京市城市三維景觀格局對(duì)大氣環(huán)境風(fēng)速的影響效應(yīng)非常顯著。城市三維空間密度越大、高度密度越大、景觀起伏度越大、天空開闊度越低的地方，區(qū)域風(fēng)速越低。

3 結(jié)論

本文構(gòu)建的6個(gè)三維景觀格局指數(shù)均能在一定的空間尺度內(nèi)表征城市景觀格局對(duì)區(qū)域氣象條件的影響程度，利用這些指數(shù)作為評(píng)估區(qū)域景觀格局對(duì)氣象條件影響的指標(biāo)具有可行性，但這些景觀格局指數(shù)對(duì)氣象因子的影響具有空間尺度性。

（1）LVD、LHD和SVF在500 m、1000 m和2000 m范圍內(nèi)與區(qū)域大氣環(huán)境溫度和風(fēng)速均顯著相關(guān)，LVD、LHD和LHR在1000 m和2000 m范圍內(nèi)與區(qū)域大氣環(huán)境濕度顯著相關(guān)。

（2）綜合來看，三維景觀格局指數(shù)中 LVD和LHD與大氣環(huán)境溫度、濕度和風(fēng)速均顯著相關(guān)，并且在空間尺度上的適用性相對(duì)更寬廣。

（3）基于三維景觀格局指數(shù)分析北京市主城區(qū)景觀格局對(duì)區(qū)域氣象條件的影響發(fā)現(xiàn)，北京市城市三維景觀格局對(duì)大氣環(huán)境的影響效應(yīng)非常顯著：城市三維空間密度（LVD）越大、高度密度（LHD）越大、景觀起伏度（LHR）越大的地方，區(qū)域溫度越高、濕度越低、風(fēng)速越低；天空開闊度越低的地方，區(qū)域溫度越高、風(fēng)速越低。

4 討論

本文以景觀格局對(duì)氣象條件的影響為出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)用三維景觀格局指數(shù)開展研究與探討，期望得出部分可直接用于指導(dǎo)城市景觀規(guī)劃的結(jié)論。對(duì)于城市與生態(tài)環(huán)境和諧發(fā)展而言，本研究是一次嘗試，需要在實(shí)踐中進(jìn)行更多的探討和研究，推動(dòng)生態(tài)科學(xué)與氣象科學(xué)的進(jìn)一步融合。本文還存在著一些不足和值得討論的地方。

（1）本文構(gòu)建的三維景觀格局指數(shù)與風(fēng)速的相關(guān)性明顯優(yōu)于與溫度和濕度的相關(guān)性。這是因?yàn)椋龤鈮禾荻攘κ侵饕L(fēng)力來源因素以外，局地風(fēng)速的主要影響因子是地表的粗糙程度（段春鋒，2009），而區(qū)域三維景觀格局指數(shù)可直接地反映出局地地表的粗糙程度特征，因此，與二維景觀格局指數(shù)相比，三維景觀格局指數(shù)可以更好地表征區(qū)域特征對(duì)大氣風(fēng)場(chǎng)的影響。研究結(jié)果一方面驗(yàn)證了區(qū)域地表特征對(duì)風(fēng)速的顯著影響，另一方面也證明利用LVD、LHD、SVF和LHR作為表達(dá)影響大氣環(huán)境風(fēng)速效應(yīng)的地表非均勻性統(tǒng)計(jì)參量具有潛在可行性。

（2）雖然本文通過相關(guān)性分析研究了不同三維景觀格局指數(shù)是否對(duì)區(qū)域氣象條件因子產(chǎn)生影響，但是這些景觀格局指數(shù)能夠在多大程度上解釋或者說景觀格局因子對(duì)大氣環(huán)境因子變化的貢獻(xiàn)是多少，現(xiàn)有的研究結(jié)果尚不能給出明確的答案。未來結(jié)合數(shù)值模擬分析給出定量評(píng)估結(jié)果應(yīng)該是三維景觀格局需要深化的研究方向。

（3）城市氣象學(xué)研究的一個(gè)重要內(nèi)容是城市下墊面非均勻性特征及其大氣邊界層作用（洪雯等，2010），景觀生態(tài)學(xué)中的基于景觀格局指數(shù)的“異質(zhì)性”描述與氣象學(xué)領(lǐng)域?qū)Φ乇怼胺蔷鶆蛐浴碧卣鞯膮?shù)化方案描述有著相似的目的和表達(dá)方式。目前，對(duì)地表非均勻性的描述方法主要有兩種：馬賽克法和統(tǒng)計(jì)-動(dòng)力方法（Giorgi，1997）。無論哪種方法，其基本思想都是將地表非均勻特征轉(zhuǎn)化為只用少量統(tǒng)計(jì)參數(shù)表征的數(shù)值特征，進(jìn)而將蘊(yùn)含地表能量傳輸意義的物理量（如地表通量）看成是地表物理參量的某種函數(shù)，最終通過某種非均勻積分算子來描述非均勻地表的空間能量傳輸差異，比如本文中所用到SVF（劉振鑫，2014；史兵等，2017）。基于此，本文認(rèn)為L(zhǎng)HR、HLI、LVD、LHD和LO也包含了豐富的地表特征信息，以這5個(gè)三維景觀格局指數(shù)作為地表統(tǒng)計(jì)參數(shù)來量化表達(dá)地表非均勻性特征或許可作為數(shù)值模式地表參數(shù)化方案的另一種有效選擇。