论文题目：Urban Heat Island and Environmental Degradation Analysis Utilizing a Remote Sensing Technique in Rapidly Urbanizing South Asian Cities

论文链接：https://www.mdpi.com/2673-4060/5/4/52

期刊名：World

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/world

研究目的

本研究的主要目标是探讨快速城市化如何通过破坏南亚特大城市（特别是达卡及其周边地区）的自然生物物理要素来影响城市热岛效应（UHI）的动态变化。具体而言，本研究考察了植被、水体和土壤湿度等生物物理因素如何影响热调节和城市韧性。此外，本研究旨在评估可持续基础设施和生态意识强的城市设计技术在减少城市化对包括水体在内的自然生物物理要素的负面影响以及降低地表温度（LST）方面的有效性。同时，本研究还旨在揭示导致城市热岛效应的重要变量之间的相互关系，以及它们如何影响自然环境。此外，本研究的创新之处在于，除了理解城市热岛效应的影响之外，还论证了生物物理因素的重要性。

研究方法

本研究采用遥感技术和统计分析方法，探索城市扩张与环境动态之间的关系，重点关注土地利用/土地覆被（LULC）变化及其对地表温度（LST）的影响。为此，本研究利用Landsat卫星影像，在GEE平台中采用随机森林分类算法检测LULC变化。该方法能够准确区分城市、植被和水体。LST的计算基于同一卫星影像的热红外波段，而例如归一化差异植被指数 (NDVI)、归一化差异建筑指数 (NDBI)、归一化差异水体指数 (NDWI) 、和修正归一化差异水体指数 (MNDWI) 和归一化差异裸露指数 (NDBAI)等指数则分别用于量化植被、建成区和水体的变化。此外，本研究还运用相关性分析和主成分分析（PCA）评估了城市扩张与NDVI、NDWI、NDBI、NDBSI、MNDWI等生物物理指数之间的相互作用。这些方法的选择基于科学文献，旨在阐明地表温度（LST）与城市建成环境之间的关系。文中表3对这些指标进行了详细讨论。

文中表3. 本研究中用于评估生物物理指标的公式。

研究总结

本研究结合地理信息系统（GIS）和遥感数据工具，考察了1993年至2023年间达卡、加济布尔和纳拉扬甘杰地区的生态趋势、景观变化和地表温度波动。通过对多阶段遥感数据和空间指标的分析，研究阐明了城市扩张、环境变化及其对局部气候影响之间的复杂相互作用。此外，本研究还探讨了城市发展（即城市建成区）和水体减少对夏季高峰期地表温度（LST）变化的影响。结果表明，在一些高度建成区，地表温度超过了36.52℃。研究发现，地表温度与生物物理指标（如BSI和SAVI）之间存在显著相关性，而与NDBI和NDBAI的相关性较弱。相反，MNDWI、MSI、NDVI、SAVI和NDWI与地表温度呈负相关。这凸显了城市化、生态变化和地表温度上升之间错综复杂的联系，标志着城市热岛效应日益加剧的趋势。此外，研究发现地表温度（LST）与归一化植被指数（NDVI）和归一化生物指数（NDBI）呈轻微正相关，表明水体和自然资源对地表温度变化的积极趋势具有影响。

本研究强调了将可持续城市发展和绿色基础设施纳入城市规划的必要性。研究结果强烈强调了优先发展城市公园、屋顶绿化和水敏感型城市设计以有效缓解地表温度的必要性。此外，恢复水体、执行可持续分区法规以及促进公私合作对于加强绿色基础设施至关重要。将这些策略与国家政策相结合，不仅可以缓解城市热岛效应的影响，还可以提高城市生活质量并确保长期的生态韧性。本研究的成果可为在具有类似城市特征的地区打造安全宜居的城市景观提供宝贵的指导。通过采纳这些可持续实践，城市可以更好地适应气候变化的潜在影响。值得注意的是，建议研究人员在其他地理位置采用本研究中应用的方法之前，先收集可靠的数据集。

World期刊简介

World (ISSN 2673-4060) 是一个国际化的、同行评审的开放获取期刊，探讨经济、政治、社会和/或环境问题之间过去、现在和未来的联系，由MDPI每季度在线出版。World为探讨与可持续性、适应性以及第四次工业革命相关的本地、区域、国家和国际趋势、挑战、冲突及机遇提供了一个先进的交流平台。

期刊主题领域包括但不限于：经济与商业发展；城市发展；农村发展；农业经济；可持续旅游；绿色发展；国际发展；社会变革；社会科学；气候变化；粮食和能源安全；移民；环境政策；水-能源-粮食关系。

期刊主编

Prof. Dr. Manfred Max Bergman

Department of Social Sciences, University of Basel, Rheinsprung 24, 4051 Basel, Switzerland

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