发展中城市地表热环境与下垫面关系研究

快速发展的中小城市具有与发达城市不同的热环境特征,对其研究有助于理解热岛形成的过程阶段。以2009年、2014年的Landsat影像,通过单窗算法反演快速发展的滨城区的地表温度并提取NDVI、NDBI、MNDWI指数,对城市热岛、冷岛效应及其与下垫面关系进行定性、定量分析,结果表明:滨城区夏季热岛效应明显,地表温度建筑用地耕地林地水体,冬季呈现冷岛效应,地表温度耕地林地建筑用地水体;作为下垫面重要表征组分的植被、水体对改善城市热岛效应有积极作用,不透水面增加会加剧热岛效应,且温度影响效果建筑用地植被水体。城市环境中的气候因素、人为因素和下垫面特性都是热岛、冷岛形成的重要原因,随城市发展,热岛增强,冷岛减弱。     

城市土地利用与地面热效应时空变化特征的关系——以成都市为例

利用2000-2008年TM/ETM+数据,基于遥感、GIS技术与人机交互式判读解译方法获取城市土地利用数据,运用单窗算法和空间建模方法定量反演城市地表温度;在此基础上,对城市土地利用与地面热效应时空变化特征的关系进行分析。结果表明:城市土地利用时空演变以耕地、林地向建设用地、水域转移导致面积快速下降与建设用地不断侵吞耕地为主要特征;土地利用变化导致地面低温区范围减少25.927×10⁴ hm²,常温区和高温区面积分别增加12.093×10⁴ hm²和5.834×10⁴ hm²;高温区中建设用地面积比例最大,建设用地与水域、水田的平均温度分别达最高与最低;地表温度空间格局表现为各温度区呈不同形状的带状分布,热源密集分布在成都市城南高新区、城西住宅区、城中心商贸区以及城东的工业基地等区域,二环路外温度呈下降趋势;建设用地加剧了城市热效应,而水域则缓解了城市热效,不透水性与地表温度的反演结果呈较强的正相关性。因此,研究结论对于热岛效应研究、改善人居环境具有科学意义和应用价值。     

天津市热环境时空演变及影响因素分析

随着城市化进程加快,城市热环境发生显著变化,对人类活动造成很大影响。为探究天津市城市热环境时空变化及其影响因素,基于2005—2020年四期Landsat遥感数据,利用辐射传输方程法反演地表温度,计算城市热岛比例指数,用标准差椭圆法分析城市热环境发展和布局,利用地表温度并结合土地利用分类研究城市地物覆盖类型与地表温度的响应关系,并采用地理探测器探究高程、绿地、建筑用地和水体对地表温度变化的影响差异。结果表明：天津市热岛足迹沿主干道由市内六区向环城四区发展,天津城市热环境呈现先增高后降低的趋势;由标准差椭圆分析可知,城市热岛呈现发展主轴维持在东北—西南方向,整体空间格局呈现放射状分布;天津市中心城区建筑用地面积占比逐年增加,水体面积占比逐年降低,各类型地物平均温度排序为：建筑用地＞绿地＞水体;地理探测器分析表明：NDBI和NDVI是影响地表温度变化的主要因子,NDVI和MNDWI对LST交互作用最强,是城市热环境驱动作用最强的因子组合。     

高原城市生态建设对“热岛效应”的减缓作用——以西宁市为例

快速城市化加剧了城市的热岛效应,而城市生态建设可减缓城市“热岛效应”。本文以地处青藏高原东北部的高原最大城市西宁市为例,基于2000—2019年Landsat遥感影像数据,对城区夏季的地表温度和植被覆盖度的变化进行了对比分析,并依据城区林地、草地的植被覆盖度、水域面积的变化和反演的地表温度,修订了高原城市林地、草地和水域的降温效应模型,估算了西宁市城市生态建设对城市“热岛效应”的减缓效应,结果显示：2000—2019年,西宁城市植被覆盖度整体呈现上升趋势,水域面积不断扩大,城市热岛面积呈现先上升后下降的趋势,城区林地和草地的区域平均降温效应分别为2.12℃和4.29℃,水域的区域平均降温效应为2.19℃,高原城市的生态建设对减缓城市“热岛效应”效果显著。     

基于植被指数和地表反照率影响的北京城市热岛变化

利用TERRA/MODIS遥感反演的地表温度资料,对2000—2006年北京城市热岛季节变化特征进行了研究,结合同期降水量、植被指数和地表反照率变化,分析了该地夏季城市热岛的年际变化成因. 结果表明:北京多年四季热岛分布主要以城区为中心向周边郊区延伸,其中夏季城市热岛最强,春、秋和冬季较弱,这种热岛强度的季节性差异主要与太阳辐射强度、地表植被覆盖状况和城市人为热释放等的季节性变化密切相关. 北京夏季城市热岛的年际变化特征为:2005和2006年最显著,热岛中心强度分别为10.54和9.61 ℃;2002和2004年城市热岛最弱,热岛中心强度分别为6.54和7.39 ℃. 2000—2006年北京市夏季城市热岛具有明显增强趋势,热岛强度增温率为0.326 ℃/a. 北京夏季降水对城区地表温度影响大于郊区,降水主要通过影响城区地表温度来影响城市热岛变化;夏季地表植被和地表反照率变化对地表温度和城市热岛也均有较大影响. 2000年以来,北京郊区夏季地表植被指数增加率远高于城区,受地表植被和地表反照率变化的影响,郊区降温率明显大于城区,致使城郊温差增大,热岛效应加强.      

近15年沈阳市夏季热岛效应时空变化特征

为了揭示沈阳市2002-2016年间夏季地表热环境时空变化规律,展示热岛的基本特征,利用MODIS地表温度(LST)产品(MOD11A2)数据和归一化植被指数(NDVI)MOD13A3数据,分析了不同行政区划尺度以及空间像元尺度LST的时空分布及其与NDVI的相关性。结果表明:(1)沈阳市9个行政区中,除康平县外,其他8个行政区地表温度具有增加的趋势;(2)中心城区以建设用地和硬化路面为主,且植被覆盖率低,是城市的主要热源区;(3)从空间像元尺度上看,研究区61%的区域地表温度具有增加的趋势;(4)强热岛区主要分布在中心城区以及新民市、辽中县城区,温度最低区主要分布在研究区内的水域和高植被覆盖区。空间尺度上,地表温度与NDVI主要呈现负相关关系,结合热岛强度和地表温度与NDVI相关性分析,表明水体和植被有助于改善城市热环境状况。     

呼和浩特市城市化进程及其热岛效应影响因素探讨

利用呼和浩特地区4期Landsat卫星遥感影像,采用监督分类支持向量机法,对呼和浩特市城市化进程进行分析,并对其热岛效应及其影响因素进行了探讨。研究结果表明:呼和浩特城市化过程中土地利用方式发生显著变化,城市建设用地迅速增加,水体和植被覆盖区明显减少;随着城市的扩张,交通网络逐步形成,原有景观呈现明显的方向性破碎化;呼和浩特城市的快速发展使城市建成区大面积增加,主城区热岛效应明显,热环境亟需改善。呼和浩特市热环境特征表明增加城市绿地和水面是改善城市热环境的有效途径,水体、拥有水体的公共绿地以及大面积的绿色植被连续体冷岛效应尤其明显,这对于城市健康发展、夏季高温预警等具有重要的指导意义。     

基于RS和GIS的都江堰市热岛效应研究

随着人类社会的发展,城市的规模也不断扩张。持续加速的城市化对城市气候及环境产生了深远的影响。本次研究采用遥感与GIS相结合的方法来分析都江堰市城市热环境的时空变化。根据1994和2007年两个时相的LandSatTM影像提取了研究区的土地覆盖、亮温信息和植被覆盖信息。通过统计分析和空间分析对这13年来都江堰的热岛时空变化及其与土地覆盖和植被覆盖变化的关系进行了深入研究。分析结果表明,城市热岛与城区的空间分布之间存在明显的一致性,与植被覆盖有较强的负相关关系。     

济南城市热岛动态变化遥感定量监测及其驱动因素分析研究

城市热岛是城市发展过程中遇到的难题,对人居环境造成较大影响.定量分析研究城市时空演变特征,探究热岛驱动因素,有助于为城市热岛动态变化分析提供技术支撑.论文以济南市为研究对象,采用2000年-2009年间7-8月份MODIS LST数据,分析10年间热岛变化特征.结果表明,10年间,济南城区温度明显高于郊区,热岛效应显著,并且,热核区、特高温区等区域呈现周期性扩张与收缩规律;通过提取2000年及2009年济南市人工表面与植被面积,发现2009年比2000年人工表面面积扩张33.33％,植被减少6.76％,且人工表面扩张与植被减少的区域大部分重合,这对城市热岛形成产生了一定促进作用.另一方面,通过统计分析2000年与2009年人口数量、机动车保有量、烟尘排放量数据,分析济南城市热岛驱动因素,结合城市规划建设,为缓解济南城市热岛提出参考性建议.     

快速城市化对上海地区植被和土壤碳储量时空变化的影响研究

利用1987年和2007年两期遥感影像提取了上海市快速城市化地区的土地利用变化数据,根据IPCC-LULUCF温室气体计量方法,计算了上海市快速城市化地区植被和土壤的碳储量,并采用圈层同心圆和线性拟合等方法定量的研究快速城市化对上海地区植被和土壤碳储量时空变化的影响.研究结果表明:(1)上海市总的碳库储量呈现减少趋势;(2)上海市城市建设用地面积比重从城市中心向郊区递减;(3)对上海市各采样单元的城市化水平和碳储量数据进行拟合研究表明两者具有良好的线性关系.     

基于Landsat TM/ETM+的天津城区及滨海新区热岛效应时空变化研究

利用1987年、1998年、2004年和2008年4景Landsat TM/ETM+数据的热红外波段数据反演天津市地表亮温,并对绝对亮温值进行归一化处理得到相对亮温。通过对相对亮温分布图进行时空分析可知,自1987年到2008年,天津市热岛效应主要发生在中心城区、滨海新区以及道路沿线等区域。热岛范围在加大,强度也在增加。中心城区热岛效应不断加剧,滨海新区的热岛效应则从无到有,从弱到强,变化十分明显。并分析了热岛现象产生和异常的原因,有降水变化、农作物收割、公路建设和建成区增加。     

上海市城市化进程中热环境响应的空间评价

利用Landsat TM/ETM+ 遥感数据解译与反演得到上海市1997~2009年的土地利用/覆盖类型图及热岛强度分布图,并分析其演变趋势,引入温度-植被指数(TVX)并采用TVX空间法定量研究了以建设用地扩张、生态用地减少为特点的城市化过程引起的热环境效应.研究表明,1997~2009年,上海市人口呈现从中心城至郊区的流动趋势;热岛强度分布与城市化建设密切相关,呈现“葫芦串-葡萄串-摊大饼型”的蔓延模式;以牺牲生态用地为代价的建设用地扩张造成研究区域地表温度的上升及植被覆盖度的下降,其中林地减少所引起的热环境效应最大.研究可为城市规划决策过程中不同城市化空间的拓展情景提供其可能的环境响应结果,从而完善气候变化适应性对策,推进城市生态系统的可持续发展.     

城市化影响杭州城市热环境的数值模拟研究

通过对城市区域的气候要素进行精细化数值模拟,可以研究城市化对城市热环境的重要影响.利用WRF/UCM模式,以杭州为例,通过采用不同的下垫面土地利用分类数据,分析量化历史城市化进程对月尺度城市热环境的影响,并进一步设计了敏感性模拟试验,研究杭州地区在理想化条件下城区面积增加约2倍时,城市热环境的变化情况.模拟结果表明,杭州地区在2010~2017年的城市化进程中,城区面积约增加了1倍,导致8月热岛强度等级高于”无”（Ht>0.5℃）的区域扩大了91%,且主城区的2m平均气温增加了0.4℃,但中心城区热岛强度等级没有明显提升.杭州城区面积在2017年基础上约增加2倍时,8月热岛强度等级高于”无”的区域扩大157%,1846.4km²的中心城区热岛强度等级由”弱”或”无”（Ht≤1.5℃）提升为”中等”（1.5相似文献   

深圳市土地利用/覆盖变化与生态环境安全分析

应用１９８０、１９８８、１９９４年的ＭＳＳ、ＴＭ资料,编制了相应时期深圳市土地利用／覆盖图,分析了近２０年来深圳市土地利用变化的时空分异规律。在此基础上,分析了土地利用变化与城市生态环境安全水平的关系。研究结果表明,深圳快速的城市化过程是引起土地利用变化的主要原因；土地利用中城镇用地的增加导致城市洪水的加剧和水土流失的增加；以乡镇为单元的环境污染的空间差异与对应区域城镇用地比例的大小呈明显的正相关关系,显著性水平达到０－００１,由此认为,在城市化过程中,确保相当数量的绿地对缓解城市生态环境问题有着不可替代的作用。     

Remote sensing of the urban heat island and its changes in Xiamen City of SE China

World-wide urbanization has significantly modified the landscape, which has important climatic implications across all scales due to the simultaneous removal of natural land cover and introduction of urban materials. This resulted in a phenomenon known as an urban heat island(UHI). A study on the UHI in Xiamen of China was carried out using remote sensing technology. Satellite thermal infrared images were used to determine surface radiant temperatures. Thermal remote sensing data were obtained from band 6 of two Landsat TM/ETM^ images of 1989 and 2000 to observe the UHI changes over l l-year period. The thermal infrared bands were processed through several image enhancement technologies. This generated two 3-dimension-perspective images of Xiamen‘s urban heat island in 1989 and 2000, respectively, and revealed heat characteristics and spatial distribution features of the UHI. To find out the change of the UHI between 1989 and 2000, the two thermal images were first normalized and scaled to seven grades to reduce seasonal difference and then overlaid to produce a difference image by subtracting corresponding pixels. The difference image showed an evident development of the urban heat island in the 11 years. This change was due largely to the urban expansion with a consequent alteration in the ratio of sensible heat flux to latent heat flux. To quantitatively compare UHI, an index called Urban-Heat-Island Ratio Index(URI) was created. It can reveal the intensity of the UHI within the urban area. The calculation of the index was based on the ratio of UHI area to urban area. The greater the index, the more intense the UHI was. The calculation of the index for the Xiamen City indicated that the ratio of UHI area to urban area in 2000 was less than that in 1989. High temperatures in several areas in 1989 were reduced or just disappeared, such as those in old downtown area and Gulangyu lsland. For the potential mitigation of the UHI in Xiamen, a long-term heat island reduction strategy of planting shade trees and using light-colored, highly reflective roof and paving materials should be included in the plans of the city planers, environmental managers and other decision-makers to improve the overall urban environment in the future.     

典型喀斯特地区城市热岛效应遥感反演研究——以喀斯特山区城市贵阳为例

随着城市化进程的加速,城市热岛效应越来越受到人们重视.喀斯特地区以其独特的地貌特征,表现出不同的热岛形成和分布情况.本文采用覆盖贵阳市的2001年ETM+和2007年TM遥感影像,进行亮度温度反演,分析热岛分布和形成原因.研究表明:除了常规热岛外,在贵阳市还广泛存在着与喀斯特的分布和石漠化的形成有着密切联系的异常热岛区...     

快速城市化对区域生态环境影响的时空过程及评价

综合景观生态学与地统计学方法,尝试构建基于"遥感(RS)数据分类→土地利用变化制图→景观格局分析→GIS地统计分析"的区域环境影响评价方法,定量研究了区域环境变化的时空变化特征.案例研究采用2000、2004和2006年遥感数据,监测快速城市化背景下连云港港湾地区城市用地扩张特征、盐田湿地损失、填海造地(港口扩建等)以及耕地退化等关键的区域环境变化,分析评价了区域景观格局特征和生态环境效应,进而评价了快速城市化背景下区域环境影响强度的时空分异.在城市规划和区域发展战略驱动下,整个区域环境影响强度分布及变化规律与城市扩张强度与方向基本一致,高环境影响强度区是受人类干扰最大、生态系统最脆弱以及环境被破坏程度最深的部分,也是当前和未来进行环境调控重点地区.     

基于TM影像的城市地表湿度对城市热岛效应的调控机理研究

论文以探究城市热岛效应调控机理为研究目的,以徐州地区1985-2010 年夏季四期Landsat TM影像为研究数据,应用单窗算法、K-T变换、空间叠加分析以及缓冲区分析等研究方法,对徐州市城市热岛时空变化特征进行了反演,重点对徐州市城市热岛强度的调控机理进行了分析并提出了通过K-T变换提取表示城市建成区内部植被与水体覆盖程度的城市地表湿度(ULSW)这一新指标.研究结果显示:城市地表湿度显著区对城市热岛效应起到了有效的调控作用,并且随着城市地表湿度值的提高,区域内部以及周围环境的温度都会随之下降.城市地表湿度指标对于城市热岛效应的调控水平具有一定的代表意义.