快速城镇化改变了城市下垫面性质，影响水循环、大气循环以及能量平衡，带来一系列城市气候问题，如热岛效应、城市内涝、空气污染等。城市热岛效应是城市发展过程中难以避免的因将植被替换为不透水层而带来的城市环境问题，主要表现为城区温度显著高于周边乡郊温度，影响城市能耗、居民热舒适度、公共健康等。至2022年末，我国城镇化率已超过65%，城市化进程步入后半程，强调高质量发展与健康、宜居、绿色城市建设。减缓热岛效应、创建舒适人居环境一直且将持续成为城市发展建设中的重要议题。
局地气候分区（Local climate zone, LCZ）因其标准化的地表覆被及形态参数分类体系和对于城市内部热环境空间分异的良好区分，已被国内外学者广泛应用于城市热环境研究。然而，以往基于LCZ的城市热环境研究往往检验单个城市或具有相似背景气候的城市的热岛强度，较少探究城市内部热岛强度空间差异和城市总体热岛范围的时空格局变化特征，尤其缺乏考虑背景气候的影响。考虑到地表温度对于研究大范围空间尺度热环境的适用性，本研究采用遥感影像反演得出的地表温度作为测算热岛效应的温度指标，基于LCZ框架探讨地表热岛（Surface urban heat island, SUHI）的时空分异规律。针对以往研究的不足，本研究旨在 (1) 提出一种基于开源遥感与地理信息数据、机器学习算法和Google Earth Engine云平台的LCZ分类方法，提高复杂城市形态语境下的分类精度和长时间序列LCZ数据集的时序一致性；(2) 提出一种基于缓冲区的方法量化热岛范围；(3) 运用空间分析和统计模型分析中国主要大城市地表热岛的时空变化特征。结果表明，首先，对比原有的基于遥感技术的LCZ分类方法，新方法在复杂城市环境下分类精度显著提高，特别是对于建筑类型。其次，城市内部热岛强度空间分异随季节、时间和背景气候改变而变化——夏季最高，冬季最低；且随着背景气候中温度、湿度增大而降低。与热岛强度类似，热岛范围亦表现出明显的季节变化特征，并有逐年增加的趋势，但热岛范围更受建成区面积影响（特别是 LCZ 1，密集型高层），而不是背景气候。第三，统计模型结果显示LCZ 1对热岛强度和热岛范围均有显著正向影响，因此在设计实践中应严格限制其面积。尽管 LCZ 4（开敞型高层）在降低热岛强度方面优于 LCZ 1，但LCZ 4与热岛范围扩展呈显著的正相关关系。所以，从规划的角度来看，应谨慎考虑如何平衡降低热岛强度和缩小热岛范围。
研究成果为从强度和范围两方面减缓城市发展过程中伴随的热岛效应提供了科学依据，有利于创建安全、健康、绿色、宜居的人居环境，助力城市可持续发展。

城市热岛,局地气候分区,时空特征,地表温度,规划策略