西安市城市熱環(huán)境格局空間分布變化分析案例1.1熱環(huán)境格局空間分布變化研究方法標(biāo)準(zhǔn)差橢圓是一種描述要素空間分布的度量，可以表現(xiàn)出它們的方向趨勢(shì)。該方法最早由美國南加州大學(xué)社會(huì)學(xué)教授D.WeltyLefever在1926年提出，該方法需要首先計(jì)算圓心： SDEx=i=1 SDEy=i=1式（1.12）和（1.13）中，xi和yi是每個(gè)要素的坐標(biāo)，表示它們的空間位置，X和Y是它們的算術(shù)平均中心，SDEx tanθ=(A+B)C A=i=1nxi B=i=1nxi C=2i=1nxi式（1.14）—（1.17）中，xi和y σx=2i=1 σy=2i=1 式（1.18）和（1.19）中σx和σ1.2熱環(huán)境格局空間分布變化基于上述方法，可以得出不同溫度分區(qū)在每個(gè)年份的標(biāo)準(zhǔn)差橢圓，該橢圓主要從三個(gè)方面來描述要素的空間分布情況。以正北為0°，橢圓長半軸從正北方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的角度即為方位角，該參數(shù)可以較好的描述各溫度分區(qū)的空間分布方向趨勢(shì)。扁率是橢圓長短半軸數(shù)值之差，扁率越大證明空間分布的方向性越明顯。圓心則表示了要素空間分布的中心位置，以顯示不同溫度分區(qū)的空間幾何重心。標(biāo)準(zhǔn)差橢圓計(jì)算結(jié)果如圖1.3。圖1.3各溫度區(qū)標(biāo)準(zhǔn)差橢圓計(jì)算結(jié)果1）方位角變化結(jié)果表明各溫度區(qū)在方向上基本呈西北—東南分布。2005年低溫區(qū)的方位角為97.17°，更接近東西分布，到2010年方位角增加了16.78°，低溫區(qū)的空間分布有明顯的向北偏移的趨勢(shì)。2014年低溫區(qū)的方位角減少了5.51°，到2019年又進(jìn)一步增加了20.03°，總體上看，低溫區(qū)的方位角在15年間有明顯增大，表現(xiàn)出從東西分布到西北—東南分布的空間變化趨勢(shì)。較低溫區(qū)的方位角呈先減少后增大的變化趨勢(shì)，2005年方位角為110.84°，到2010年減少了4.61°，到2014年進(jìn)一步減少了0.58°，到2019年則增加了9.2°，15年間總體增加了4.02°，2014年—2019年有較明顯變化，但整體變化趨勢(shì)不大，一直保持著西北—東南分布。中溫區(qū)2005年的方位角為116.56°，到2010年減少了1.55°，到2014年進(jìn)一步減少了0.28°，到2019年則較2014年增加了1.78°，2005年—2019年整體增長1.95°，方位角變化很小，也一直保持著比較穩(wěn)定的西北—東南分布趨勢(shì)。較高溫區(qū)2005年方位角為115.99°，到2010年減少了6.75°，到2014年則增加了1.03°，而到2019年則進(jìn)一步又增加了11.15°，變化較為明顯，2005年—2019年共增加5.44°。高溫區(qū)2005年的方位角為115.38°，到2010年減少了10.80°，到2014年進(jìn)一步減少了8.27°，到2019年則增加了8.87°，整體來看高溫區(qū)的方位角15年間共降低10.2°，有向東西分布偏移的趨勢(shì)。特高溫區(qū)2005年方位角為121.32°，到2010年、2014年和2019年分別減少了6.42°、6.36°和2.31°，15年間總體下降15°，也有向東西分布偏移的趨勢(shì)。總體上2005年—2019年高溫區(qū)和特高溫區(qū)的方位角明顯減少，有向東西分布靠近的趨勢(shì)，這也是由于城市不斷擴(kuò)張，西安、咸陽城區(qū)由相互分離變?yōu)橄嗷ミB接，研究區(qū)內(nèi)城市用地集中連片，導(dǎo)致溫度進(jìn)一步提升，致使這兩個(gè)溫度分區(qū)有向東西分布發(fā)展的趨勢(shì)。2005—2019年間方位角變化最大的是低溫區(qū)，整體方向趨勢(shì)從接近東西分布轉(zhuǎn)變?yōu)槲鞅薄獤|南分布，這主要是由于西安、咸陽城市化的不斷進(jìn)行，西咸新區(qū)也在不斷發(fā)展，導(dǎo)致低溫區(qū)受到擠壓，主要集中在了研究區(qū)西北部、東南部主城區(qū)和西咸新區(qū)外的城市周邊地帶。其他溫度分區(qū)方向分布趨勢(shì)變化不大，均較為穩(wěn)定的保持著西北—東南的空間分布趨勢(shì)。2）扁率變化2005年低溫區(qū)的扁率為0.21，到2019年經(jīng)歷了先增加再減少再增加的過程，最終扁率增加到0.31，空間分布的向心力顯著增加，方向趨勢(shì)明顯，這也是由于隨著城鎮(zhèn)化的進(jìn)行，地表下墊面性質(zhì)改變引起了熱環(huán)境變化，低溫地區(qū)減少并受到擠壓，因此方向性逐漸增強(qiáng)。其他溫度分區(qū)的扁率均呈現(xiàn)下降的變化趨勢(shì)。較低溫區(qū)的扁率逐年連續(xù)下降，從2005年的0.34降低至2019年的0.16，中溫區(qū)的扁率也從2005年的0.38降低到2019年的0.21，扁率有顯著下降情況，方向趨勢(shì)減小。較高溫區(qū)的扁率呈先減少再增加的變化過程，但整體仍從2005年的0.31降低到了2019年的0.22。高溫區(qū)的扁率同樣連續(xù)下降，從2005年的0.31降低到了2019年的0.17。特高溫區(qū)2010年的扁率較上一年減少0.06，到2014年進(jìn)一步減少了0.13，到2019年增加了0.007，總體減少0.19，是各溫度分區(qū)中扁率減少最多的，方向性趨勢(shì)顯著下降，這也是由于研究區(qū)內(nèi)城市不斷擴(kuò)張，建設(shè)用地分布逐漸均勻，導(dǎo)致了其空間分布的方向性減弱。整體來看，研究區(qū)內(nèi)只有低溫區(qū)空間分布的向心力增強(qiáng)，方向性更加明顯，而其他溫度區(qū)空間分布的方向趨勢(shì)均有減弱，其中特高溫區(qū)減弱程度最大，說明該地區(qū)地表溫度較高的區(qū)域已經(jīng)均勻分布于研究區(qū)之中，低溫區(qū)面積減少并受到擠壓，因此方向性更加明顯，而其他溫度分區(qū)由于空間分布逐漸趨于均勻而極大的減少了其分布的方向趨勢(shì)。3）中心變化結(jié)果表明，低溫區(qū)的中心主要集中在漢長城遺址北部，西安繞城高速一帶。2010年，中心向北移動(dòng)7.59km，處于秦漢新城附近，到2014年向西南方向移動(dòng)了6.25km，到2019年進(jìn)一步向西南方向移動(dòng)了1.31km，2005年—2019年整體向西北方向移動(dòng)了1.08km。較低溫區(qū)的中心同樣集中在漢長安城遺址一帶，2005年在繞城高速漢城服務(wù)區(qū)南側(cè)，2010年相較上一年向東南轉(zhuǎn)移1.68km，位于漢長城未央宮遺址處，到2014年則繼續(xù)向北移動(dòng)1.30km，而到2019年則移動(dòng)較少，僅向東北方移動(dòng)了0.53km。中溫區(qū)中心2005年位于六村堡立交西北方向，到2010年則向東南方向移動(dòng)了5.59km，到2014年僅向南方移動(dòng)了0.18km，到2019年進(jìn)一步向南移動(dòng)了0.91km，變化不大。較高溫區(qū)中心2005年位于漢長安城遺址東北側(cè)，到2010年向東南移動(dòng)1.74km，2014年則重新移動(dòng)到距2005年中心71.58m的地方，2019年向南繼續(xù)移動(dòng)了1km。高溫區(qū)2005年位于石化大道與鄧六路交界東北側(cè)，2010年則向東南方向移動(dòng)4.58km至大興立交附近，2014年向北移動(dòng)至西安市第76中學(xué)，到2019年則少量向西南移動(dòng)609m。特高溫區(qū)中心2005年位于漢長安城遺址東北側(cè)，2010年向東南移動(dòng)了4.36km至蔚藍(lán)花城，2014年向西北方向移動(dòng)了1.88km至二環(huán)北路西段，2019年則回到2005年中心東側(cè)1.33km處。整體上各溫度分區(qū)的中心均主要出現(xiàn)在未央?yún)^(qū)，除低溫區(qū)中心在2010年有明顯的北移外，其他分區(qū)中心移動(dòng)規(guī)律則相對(duì)不明顯。從時(shí)間變