随着城市化进程的不断推进,城市景观组成与空间格局变得日益复杂,导致城市中表面辐射平衡、建筑储热量、感热潜热能量分配发生改变,加剧了城市热岛效应并引发了系列城市环境问题,降低城市热环境舒适度,影响城市的人居环境。因而挖掘城市景观格局与城市热环境的耦合关系,对指导城市规划设计、优化城市空间格局、改善城市热环境和实现宜居城市建设具有重要意义。在城市化过程中,城市空间除在水平方向扩展外,在垂直方向上的变化也不断加剧,进而影响了城市冠层接收和散发辐射传输过程,因此在城市热环境形成机制研究中需要充分顾及城市多维空间格局变化的影响;然而目前基于二维景观发展起来的空间格局量化指标对真实景观的刻画已表现出明显不足,城市三维景观量化指标的构建与应用成为基于城市空间格局优化缓解城市热环境亟需解决的重要前提。本文基于高精度激光雷达点云数据和高分辨率IKONOS卫星遥感数据,以南京市中心城区为例,在进行城市景观组成要素分类的基础上,首先应用Arc GIS和QGIS进行了植被陆上生物量（Above ground biomass,AGB）、建筑体积、城市景观高度异质性、归一化紧凑度指数（normalized Compactness Radio,n CR）、天空开阔度（Sky View Factor,SVF）、地表粗糙度和阴影格局指标等城市多维景观格局指标的计算,量化分析了南京市城市多维格局的特征;在此基础上,应用城市多尺度环境预报模型UMEP（The Urban Multi-scale Environmental Predictor）中的SOLWEIG模型对南京市中心城区进行了连续24小时平均辐射温度(Mean radiant temperature,Tmrt)模拟,并阐明了研究区平均辐射的时空变化特征;最后对城市多维景观格局与平均辐射温度进行耦合分析,明晰了城市三维空间格局对城市热环境的影响特征。本文的研究方法与结论将有利于指导城市在顾及城市三维格局特征下进行空间格局优化,缓解城市热环境,推动宜居城市建设。本文主要结论如下:1)应用Arc GIS与QGIS平台实现了多维景观格局指标的构建,并量化分析了研究区多维格局特征。研究构建了AGB、植被高度标准差、建筑体积、建筑高度标准差、建筑n CR、SVF、阴影与地表粗糙度多维格局指标;基于多维格局指标量化表明:研究区的植被在紫金山、聚宝山地区及雨花台风景区等区域陆上生物量（AGB）较高,其他区域相对较低;植被高度异质性与AGB有一定空间相关性。建筑的高密度区域呈南北走向分布,建筑体积高值区域主要在新街口,整体呈单中心隆起的分布格局;建筑高度异质性与建筑体积的分布格局有一定相似性;建筑n CR指标较高的区域为鼓楼区大学城、秦淮区老门东等;地表粗糙度的格局分布特征则与城市建筑密集区域的分布基本一致,同样呈现单中心隆起的空间分布格局。SVF的低值区（小于0.6）主要分布在建筑密集的新街口-老门东区域,紧凑的建筑分布格局与较高的建筑高度均会降低街区地面的SVF值;植被茂盛区域SVF值偏低。在建筑高度标准差的低值区域,建筑屋顶表面所形成的SVF值较高;阴影的分布格局受太阳高度角与建筑排列方式的影响,研究区建筑大都面朝西南,在南-北方向上的排列比东-西方向的更为紧凑,所以在西南-东北和东南-西北方向阴影格局呈现明显时间梯度变化特征。2)耦合三维景观格局指标,应用SOLWEIG模型模拟获得研究区连续24小时的平均辐射温度Tmrt,研究发现Tmrt空间分布格局存在明显的昼夜差异。在日间,中心城区西南区域相比其他区域有更多的连续的Tmrt高值区,并且从日出到日落连续不透水面区域的平均辐射温度存在持续上升情况,而破碎的不透水面在午后平均辐射温度逐渐下降;紫金山及周边绿地与水体等区域则保持相对稳定的低温热环境格局。在夜间,紫金山地区对比中心城区西南区域成为高温区,且城市街区的空旷地带的Tmrt相比建筑密集区、植被覆盖区和水体等区域更低,降温速率更大。3)基于城市多维景观格局指标与城市Tmrt的统计与相关分析表明城市表面对太阳辐射的接收能力是影响日间热环境的重要因素,而地表辐射散发能力与通风环境是影响其夜间热环境的重要因素。城市天空开阔度SVF、实时的城市阴影覆盖比指标与建筑n CR与日间城市Tmrt表征为显著正相关,正午时刻相关系数分别为0.577、0.693与0.552;同时城市SVF值为0.4附近时,城市热环境对SVF值变化最敏感,城市SVF值小于0.4的区域日间的Tmrt值均小于人体热感觉——“稍热”的临界值56.5℃,这表明减少城市对太阳辐射的接收与向外的散发,可以有效改善城市的热环境。夜间,城市表面的降温能力成为影响城市热环境的主要因素,越开阔的区域（SVF值越大）其散发地表辐射的能力越强,区域Tmrt值也更低;同时建筑外露表面积越大,向外散发热量的能力也就越强,降温越快,区域Tmrt值更低;空气流通快的区域由于热量散失速度更快,其Tmrt也更低。