城市热岛（Urban Heat Island,UHI）是城市化进程中不可避免的环境问题之一,全球气候变化与快速城镇化双重作用进一步加剧了UHI效应,不仅使其长期存在,而且使短期极端高温事件发生的频率显著增加,夏季越来越热已经成为全球中高纬度城市遇到的普遍问题。此外,受到全球变暖的影响,即使在1.5℃的温控目标内,全球各地未来仍然可能遭受热浪的侵袭。不仅如此,UHI效应的增强可能会加剧极端气候事件的严重程度、持续时间和频率,这将导致全世界更多的人口经常暴露在致命的高温下。因此,缓解UHI效应问题不仅是促进城市可持续发展的重要保障,也是保护人类生命健康安全的切实措施。此外,富有弹性的能抵御热浪侵袭的城市社区建设,是2030年联合国可持续发展目标（Sustainable Development Goals,SDGs）需要实现的目标之一。然而,如何在保证经济水平逐步提高的同时,避免城市高温频发、缓解UHI效应加剧、保障居民舒适的热环境等问题是未来城市规划和城市可持续发展面临的巨大挑战。基于此,本研究选取城市结构和形态典型的西安市作为研究案例,依次对西安都市圈的建设用地和地表温度（Land Surface Temperature,LST）的时空演变特征,西安市主城区三维空间形态参数对LST影响的季节性差异,以及城市居民的热暴露风险进行了分析,以此讨论未来缓解城市过热的有效方案及重点关注区域,并为城市规划者和管理者提供建设舒适热环境的科学参考。具体而言,本研究首先基于2000–2018年土地利用数据,分析了西安都市圈建设用地扩张与LST的时空演变特征,并重点分析了建设用地扩张与LST变化的联系。其次,本研究在不同分析单元尺度下,基于建筑矢量数据对二维和三维城市空间形态参数与LST的影响关系进行建模,以验证两者关系的尺度效应和空间异质性。同时,结合局部气候区（Local Climate Zone,LCZ）分类方案分析不同尺度、不同LCZ类型的城市形态参数对地表热环境影响的季节性差异。最后,利用日内多时刻的LST数据,分析不同LCZ内LST的日间和夜间差异性,并结合人口栅格数据探究居民的热暴露情况。研究主要结论如下:（1）2000–2018年,研究区土地利用类型发生了显著变化,耕地、林地、草地的面积逐渐减少,而建设用地不断增加。其中,建设用地面积在2010–2015年增加最快,其面积占比增加约24.67%。标准差椭圆的结果表明西安都市圈尺度上建设用地的扩张不存在显著的方向性。2000–2018年,建设用地分布逐渐趋于紧凑,城市扩张模式以内填式和边缘式扩张为主。此外,土地利用变化的同时,区域LST也在相应发生改变,且LST升高的区域在空间上与建设用地的扩张呈现高度一致性,2010–2015年,高温区面积增长最快,共计增长约3%。而这一时期也是建设用地扩张最为迅速的时期。但是,高温区的扩张存在显著的方向变化。2000–2005年,高温区呈“西北-东南”方向分布,随着时间的推移,高温区的分布方向逐渐向西南方向旋转,范围逐渐收缩。直到2018年,高温区分布变为“东-西”方向。这表明高温区分布范围也存在紧凑发展趋势,该特点与建设用地的发展趋势一致。该同变性表明建设用地的集聚导致该类型的LST显著增加。（2）借助LCZ,探究二维和三维建筑形态对LST影响的季节差异发现:四个季节西安市的LST从城市中心到边缘区域呈现出明显的圈层结构特征,特别是春季、秋季和冬季,LST表现为显著“高-低-高”的圈层结构,而夏季一环内的平均LST比二和三环分别高1.4℃和2.2℃。但LCZ的组间LST季节性差异并不显著。夏季温度最高的区域是紧凑中层建筑类型和紧凑低层建筑类型,两者LST比其他建筑类型高2–3℃,而稠密树木和水体是最凉爽的区域,其LST比其他自然地表类型低4–6℃。对LST影响最大的三维建筑指标是平均建筑高度,其与LST存在显著负相关,且在春季和秋季时紧凑高层建筑类型、紧凑低层建筑类型和开阔高层建筑类型,随着建筑高度的增加能够起到显著的降温作用。此外,不透水面比例是夏季7个建筑类型中影响LST的主导因素,不透水面比例的增加能够显著增加周围环境温度。（3）准确了解城市社区居民的热暴露强度对于城市热环境舒适管理与调控非常重要。基于多时刻的LST数据的热暴露结果表明:主城区的表面UHI（Surface Urban Heat Island,SUHI）强度和热暴露强度在不同时刻存在显著差异。白天随着太阳辐射的增强,SUHI强度逐渐增大。正午时刻达到最强,为9.7℃,而夜间SUHI最高为2.3℃。不同建筑型LCZ在白天的SUHI差异显著,紧凑型建筑区内整日均为热岛区域,而开阔型建筑和分散型建筑的热岛特征在部分时段具有较大的不确定性,尤其是LCZ 4和LCZ 9的部分区域在白天和夜间均可为冷岛或热岛。低层建筑和高层建筑在白天和夜间的热暴露会发生转变。白天,低层建筑为高热暴露区,高层建筑热暴露较低;而夜间,低层建筑为低热暴露区,高层建筑热暴露较高。此外,紧凑型建筑在夜间也存在较高的热暴露水平,尤其是LCZ 2和LCZ 3夜间的热暴露水平仍然较高,亟待具有针对性的缓解高热暴露风险的措施。以上从区域尺度、格网尺度以及街区尺度开展的城市三维形态与地表温度之间关系的研究及基于局部气候区的热暴露风险分析将为城市通过优化建筑布局缓解UHI效应,营造舒适社区热环境提供科学支撑和空间引导。