城市热岛效应,即城区内温度显著高于周边郊区的现象,成为当今城市生态研究的热点问题。它不仅对城市环境和居民身体健康等方面有重要影响,还会直接或间接的引起一系列的自然灾害。其中,城市空间结构是影响城市热岛强度的重要因素。因此,了解城市空间结构对热环境时空异质性的影响机制,对提高城市环境质量、促进城市可持续发展有着重要意义。城市功能区作为城市设计规划的基本单元,不同的城市功能区拥有不同的生产活动和地表热环境状态。因此,本文选择北京五环内区域为研究区,以IKONOS高分辨率遥感影像为数据源,通过面向对象的分类方法,人机交互解译地表覆被信息,并将研究区划分为5116个城市功能区作为空间分析单元;根据2014年四期Landsat系列影像,使用经典的辐射方程法反演研究区四季的地表温度,用以表征城市热环境。在功能区这种特殊分析单元下,从地表生物物理参数、景观格局及建筑形态三个层面刻画城市空间结构;运用分布指数(DI)、自相关分析和空间洛伦兹曲线来探究城市热环境的时空异质性;分别构建最小二乘模型(OLS)和地理加权回归模型(GWR),分析在不同季节里城市空间结构对功能区内地表温度异质性的影响。得到的主要研究结果如下:(1)研究区内的城市空间结构区域差异明显。工业区的NDBI最大,建设用地的面积组成也偏大,建筑物密集、低矮;商业区和高密度住宅区的建设用地面积占主导,建筑物高耸且密集;公共服务区及政府用地区的建设用地面积依然很大,但低于以上三类功能区,建筑物多为低、中层,分布密集;休闲区的NDVI、绿地的面积组成最大,地类斑块复杂多样,建筑物分布稀疏、低矮。(2)研究区的地表温度存在很强的空间异质性。工业区地表温度最高,主要分布在东南部、南部区域以及研究区边缘。春夏秋季,休闲区地温最低,冬季仅次于工业区,多集中于研究区北部。其他四类功能区温差小于0.5℃。时间异质性也显著存在。春季的地表温度空间异质性很强,高值聚集区主要集中在三环-五环的南部,低值区聚集在三环-五环的北部。秋季空间异质性略弱于春季,高、低值聚集区的分布状况与春季相似,但两种聚集区的面积要小于春季。夏季地表温度的空间异质性弱于春秋季,高值聚集区主要集中在三环-四环的南部,低值主要聚集于四环外南部。冬季地表温度的异质性最小,热岛聚集区转移至四环-五环南部,低值区零星分布在四环-五环的北部。(3)城市空间结构能显著影响地表热环境的时空异质性。在任意季节,地表生物物理参数对地表热环境的干预都十分强烈,NDBI、NDVI及MNDWI的影响程度均显著高于其他指数;从城市建筑形态的影响看,与建筑高度、密集度相比,城市的建筑密度对热环境的影响更为强烈,且夏季的增温强度要高于其它季节,建筑密度每提高10%,春夏秋冬地表温度分别提高0.17、0.20、0.13、013℃;从景观格局角度看,景观的面积组成指数对地表温度的影响要明显大于景观配置指数,而建设用地的面积百分比的影响又明显大于林地和草地。(4)在不同季节里,强烈干预地表温度的城市空间结构存在一定的差异。春、夏、秋季的地表温度的影响机制相对简单,主要是地表生物物理参数、建筑密度及景观组成指数对地表温度起主要作用。而在冬季,景观空间配置指数也对地表温度有一定的调节作用,但地表生物物理参数及建筑密度的影响力度最大。(5)与OLS相比,GWR模型能够很好的解释不同功能区内影响地表温度的城市空间结构。地表生物物理参数和建筑密度能强烈干预所有功能区内的地表温度,但对休闲区的影响要明显小于其他功能区。除此以外,建设用地和草地两类景观的面积组成、景观多样性对工业区地表温度影响较大,而林草地景观的面积组成和空间配置能够很好的调节休闲区的地表温度,其他功能区的地温受建设用地、林地两类景观的面积组成、景观多样性的影响较大。