根据温度等级的涵义，中温区可以视为某一时间内北京地表温度的“平均值”，通过对“低温区”(低温、较低温和次中温)和“高温区”(次高温、高温和特高温)的距平分析，可以更直观地得到北京地表温度分布的时空分异。

　　分析昼夜温度等级分布，夜间中温区所占比重远大于白天，“低温区”和“高温区”所占比重小于白天，说明北京夜间温度较白天各地区差异小。从空间格局分析，夜间各温度等级的AI值也高于白天，夜间城市热岛分布具有明显的空间层次感，即从城中心的高值区域，经过城郊的次高值区域，再到城市外围低值区域。这是由于城乡地表吸收和存储热量性能存在差异，城区下垫面对太阳辐射反射率小，热容量大，导热率高，所以存储的热量高;另外，地面长波辐射经过建筑物和地面间多次反射向大气中散发的热量较少。但是值得注意的是，夜间较白天相比，特高温区分布有两处较明显，一处集中在城区，并且春、夏、冬季较为明显，而秋季不明显，这与城区人类活动强度大，集中供热和制冷散热有很大关系;另一处集中在密云水库等大面积水体，这与水体比热大，当同样受冷受热时温度变化小有关。

　　分析季节温度变化，夏季白天中温区所占比重最少，“高温区”所占比重也最少，但是“低温区”所占比重最大，而冬季白天恰恰相反。从AI来看，夏季白天“高温区”最高，以城区为中心，向外辐射，从而显示了较大的城市热岛强度(表4)。白天内陆城市温度与土地利用类型有较强的相关性，工业用地温度最高，而植被和河流温度最低。由于Terra星是上午10:30过境，正处于地表升温阶段，北京远郊区多为山地，海拔较平原区高，再加上茂密的植被覆盖，夏季温度远低于城区，但是北京植被多为落叶植被，冬季植被干枯，地表裸露，土壤冻结，辐射冷却更强，所以温度差异较夏季小，“低温区”不明显。同时冬季白天“高温区”AI也较低，分布比较零散，说明受人类活动影响程度大。尤其在房山区中北部地区高能耗的工业企业地区，出现了大面积的高温区。另外冬季白天，北京市出现了“城市冷岛”现象。

　　5．2城市热环境影响因素主成分分析

　　通过以上分析可知，夏季白天，北京市高温区与低温区差异明显且分布集中，热岛影响范围大。夏季植被茂密，对城市温度影响较冬季大。白天人类活动强度也较夜间大。因此本文选择影响北京市热环境表征最典型的夏季白天地表温度相关的各因子做主成分分析，从而更好地得到各因子对北京市热环境的影响关系。

　　北京城市热环境目标信息空间因主成分的特征值和贡献率。可见，第一主成分的贡献率最大，达到46．978%。从累积贡献率来看，前4个主成分的累积贡献率已经包含了原始7个变量中高达87．909%的信息，由此认为前4个主成分已经能够较好地反映北京城市热环境形成的主要原因。

　　经过主成分变换后，北京城市热环境成因的每一个主成分包含原7个变量的信息载荷情况。主成分所对应的系数越大，包含原变量信息成分越高。根据主成分载荷矩阵，对于第1主成分而言，归一化植被指数为该主成分的主要贡献因子，可以明显看出，归一化建筑指数，道路密度和人口密度对第1主成分的贡献为负。第1主成分揭示了植被对城市热环境的缓解作用;对于第2主成分，高程和坡度占了较大比重，对其有明显的正贡献，而景观多样性指数则对该主成分产生了负影响。第2主成分反映地形影响城市热环境的空间分布格局;对于第3主成分，归一化建筑指数和景观多样性指数为其主要贡献因子。城市土地利用多样性与土地利用格局以及人类活动强度具有一定的对应关系。第3主成分可以揭示土地利用类型空间集聚特征对城市热环境的综合影响。对于第4主成分，道路密度和人口密度为主要贡献因子。第4主成分反映了人的热量排放也是城市热环境的主要热源之一，对城市热岛效应具有明显的加强作用。综合考虑各个主成分的主要贡献因子，影响北京城市热环境空间格局的因子按照作用度大小，可以概括为植被覆盖、地形地貌、城市下垫面建设规模和人为热排放4个主因子。从所选主成分对城市热环境的贡献率来看，植被覆盖的空间分布最能影响城市热环境的总体格局，其次地形地貌因素也改变了城市热环境的空间分布，而城市下垫面建设规模和人为热排放则在一定程度上加大了城市热岛的强度。

　　5．3城市热环境空间区划

　　不同主体功能区中土地利用类型所占比例、高程差异在一定程度上影响了城市热环境分析，因此，在进行城市热环境空间区划研究中，应该更细致地反映区域热环境特征，突出局地气候特征，并制定更完善的调控措施。本文利用SOM神经网络进行北京市热环境空间区划探讨。

　　根据SOM空间聚类原理，将地表温度和PCA分析得到的主因子作为SOM网络输入层，输入SOM网络进行学习训练，然后进行空间模拟，最终得到空间聚类结果。

　　输入层有n个神经元对应的n个空间变量(p1，p2，…，pn)，即空间单元的属性值。每个空间单元的属性值包括:地表温度p1;由主成分分析得到的植被覆盖p2，地形地貌p3，城市下垫面建设规模p4和人为热排放p54个主因子;每个单元的邻近性指数p6。

　　变量p1是每个空间单元的地表温度值。在北京城市热环境空间区划中作为主导变量。变量p2—p5分别是由主成分分析得到的主因子，是为保持热环境空间区划的完整性，在每一个区划内确保植被覆盖、地形地貌、城市下垫面建设规模和人为热排放具有较高的空间一致性。变量p6是邻近性指数。为了保持区划边界的连续性，采用邻近性指数来纠正细碎的空间单元，因为每个空间单元的输出值不仅取决于自身的状态，还取决于其周围空间单元的状态值(田光进等，2003)。

　　设某一时刻，每个空间单元的自身状态为St{x，y}，其邻近性指数为Nti，j{x，y}。Nti，j{x，y}=(φSti，j，Sti，j+1，Sti，j－1，Sti+1，j，Sti－1，j)(8)式中，函数φ用于计算每个空间单元邻近性指数。

　　邻近性指数由变量p1的热力等级求出，每个空间单元的邻近性指数即为该空间单元本身热力等级的值与周围空间单元热力等级出现频率最高的值。

　　通过SOM空间聚类模拟，将得到的北京城市热环境区划栅格数据转为完整的边界矢量曲线(为保证区划完整性，不满3个像元的图斑忽略不计)。

　　为更直观地表示各区划的热环境特征，根据主成分分析得到的4个主因子涵义，本文选择夏季地表温度和高程、NDVI、NDBI和人口密度等热环境影响因子，对各区划热环境特征进行统计分析，最终进行热环境区划命名。同时也进一步检验了通过主成分分析因子进行SOM热环境空间区划结果的合理性。命名由地貌特征、土地利用类型和温度区分级3个部分组成，最终将北京划为平原城镇高温区Ⅰ1、平原城乡过渡高温区Ⅰ2、平原农耕过渡中温区Ⅰ3、山地森林中温区Ⅱ1、山地森林低温区Ⅱ2、山地耕地中温区Ⅱ3和山地耕—林—草过渡中温区Ⅱ4。针对北京城市热环境区划结果，提出改善北京城市热环境的措施与建议。

　　总体来看，各分区由中心区向外层层扩展。分析原因如下:(1)从地形来看，北京东南部为平原区，西北部为山区，海拔高度和植被覆盖的差异对温度有所影响;(2)从城市功能布局来看，以首都核心功能区为中心，到外围的城市功能拓展区、城市发展新区和生态涵养发展区，各区域发展定位、发展目标和发展任务不同，其经济发展、人口对热环境的贡献也有所差异。

　　平原城镇高温区主要包括东城区、西城区、朝阳区、石景山区、海淀区和丰台区，这些地区城市建筑密度高，植被覆盖率低，人口分布集中(11389．10人/km2)，这些因素对城市热环境的形成起主导作用。通过优化城市功能和布局，尤其是控制建设强度、交通梳理、疏解人口与产业，实行高效的绿化措施，增加植被覆盖度，并且科学地建立通风廊道，可进一步缓解因建筑和人口因素对热环境的贡献。

　　平原城乡过渡高温区主要包括海淀区西北以及大兴区、通州区、顺义区和昌平区靠近中心区的部分。该区比平原城镇高温区温度稍低，但仍然明显高于其他地区2．24—7．59℃。相比其他地区，该区仍是植被覆盖率较低，建筑密度高，人口分布密集(1455．04人/km2)的地区。随着经济发展和人口增长，这些地区是未来北京市重点发展的地区，将进一步承担城区人口疏解和产业集聚等重要职能。人口结构和产业结构进一步优化，是平原城乡过渡高温区发展的关键，一方面，积极改善公共服务、居住配套，综合运用公共运输廊道进行人口疏解的引导;另一方面，城市建设要充分与生态环境协调发展，积极引导无污染的高新技术产业，防止工业高密度连片发展所引起的热效应。

　　平原农耕过渡中温区位于平原地区最外层，包括通州、大兴、顺义，以及平谷、密云、怀柔、昌平、房山的山前平原地区。该区较平原城镇高温区、平原城乡过渡高温区温度有较大下降，但仍高于山区温度(1．23—5．35℃)和人口密度(667．77人/km2)，建筑密度有了大幅度下降，植被覆盖也有所增加，接近山区水平。该区作为本市开发潜力最大的地区，承接产业、人口和城市功能的转移。由于该区主要以农业生产活动为主，因此应引导生态友好型的产业，注重维持好现有生态环境。科学优化、整合、完善现有的发展空间，引入旅游休闲、高新技术研发与服务，积极推进产业向规模经营集中、工业向园区集中的高品质、组团式的集群发展模式。另外该区紧邻山区林地，要加强该区生态林地的保护和建设，有效保护湿地和森林等生态脆弱地区。

　　山区总体表现出温度低、植被覆盖高、开发强度低和人口密度小的特征，但通过SOM空间聚类，可进一步分为山地森林中温区、山地森林低温区、山地耕地中温区和山地耕—林—草过渡中温区，呈环状(带状)分布。山区对保障北京生态安全和水资源涵养具有至关重要的作用，要严格限制大规模高强度工业化、城镇化开发。

　　山地森林中温区位于最内层，平均高度为391．19m，在4个山区区域中，海拔最低。该区域最接近平原地区，受人类活动影响较大，因此在浅山区应严格控制开发建设，并加强绿化建设和生态恢复。

　　山地森林低温区作为山区中面积最大的区域，由于地势最高(平均高度为695．32m)，受人类活动影响最小。该区域植被生长状况最好，具有较高的资源禀赋和生态环境承载能力，是城市发展的重要生态屏障。为保护该区优质生态环境，降低经济发展的不平衡性，要完善生态林补偿措施，积极推进集体生态林权制度的改革，强化生态林管护责任，这也是保障该区生态环境质量的重要手段。

　　山地耕地中温区是以延庆县为中心的农耕区。在山区中，山地耕地中温区为人口密度较大(681．82人/km2)，平均温度也较高的地区(30．54℃)。由于该区农业活动强度大，又处于山区，耕地结构优化和土地平整等措施要科学合理。该区三面环山，一面环水(南部为官厅水库)，防止由于坡耕地引起的水土流失以及由于不合理施肥引起的环境污染，是需要特别注意的生态环境问题。