基于MODIS数据的重庆市地表热环境效应研究

利用2000—2006年EOS/MODIS卫星资料反演的地表温度(LST)和植被指数(NDVI)资料,分析了重庆市夏季地表热场分布状况,并对重庆市夏季地表热场变化规律及成因进行了研究. 结果表明:①重庆市夏季LST分布区域特征明显,东北部LST最低,西部LST最高;2000—2003年重庆市除了中部地区LST升高外,其他地区降温明显;2003—2006年重庆市中部和西部地区LST明显升高. ②2000年以来,重庆市热岛效应明显增强,重庆市中心强热岛区(城郊温差大于8 ℃)面积由2000年的53 km2增至2006年的313 km2;城郊最高温差由2000年的10.8 ℃增至2006年的14.5 ℃. ③重庆市的LST和NDVI具有显著的负相关关系,相关系数均在-0.7以上;在植被长势较好的2000和2003年,重庆市NDVI每升高0.1,LST降低约4 ℃;而在植被长势较差的2006年,NDVI每升高0.1,LST降低约5 ℃. ④在2006年大气环流异常背景下,NDVI的急剧降低和城市热岛效应的显著增强进一步促进了重庆市高温伏旱天气的形成.      

定量遥感技术在城市热岛效应研究及其治理中的应用

以长春市为例,基于LandSat7 ETM 影像数据定量反演晴空状态下城市地表温度、地表反照率和NDVI(归一化植被指数),通过分析地表温度空间分布状况及其与地表反照率、NDVI的关系,研究城市热岛效应并提出治理对策.研究表明:长春市城区热岛效应显著,热岛中心主要分布在铁北工业园区、二道区北部和绿园区西南部;城区的地表反照率和NDVI始终小于郊区;城区地表温度随着地表反照率和NDVI的增加而降低.因此,在提高工业热源和能源的利用率,减少热量散失和排放的同时,提高城区植被覆盖率和地表反照率可以有效缓解城市热岛效应给城市生态环境带来的不良影响.     

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。     

江苏地区MODIS LST产品重建研究

地表温度(LST)是评价地表热环境的重要指标,但受云等大气状况影响,MODIS LST时间序列产品存在大量噪音像元,严重影响LST数据使用。以江苏省为研究区,用2003-2011年MYD11A1 LST日时间序列产品为基础,结合质量控制信息(QC,quality control),基于改进时空滤波(mTSF,modified Temporal Spatial Filter)方法和最小二乘滑动滤波(S-G,Savitzky-Golay)方法逐步判断,建立LST背景数据库,综合考虑时空尺度效应,提出基于背景数据和mTSF原理的温度重建方法,重建了2009-2011年LST日产品,并校正云覆盖下重建结果。结果表明,江苏地区LST日产品全年受云污染像元(QC=2)比例较高,重建后的LST和0 cm实测地表温度平均相关系数为0.87,同时重建前后平均绝对误差变小。说明重建技术重构LST日产品保证了时空尺度的连续性,提高了原始LST数据的质量和使用效率。     

武汉市城市热岛与植被覆盖的空间相关性分析

以Landsat ETM遥感影像为研究数据,反演获得武汉市的地表温度,并提取NDVI信息。通过空间邻域分析和局部空间相关性分析方法,研究了武汉市的城市热岛与地表植被覆盖之间的相互关系。结果表明:武汉市地表温度和NDVI呈现明显的空间负相关性。同时,随着空间邻域半径的增加,地表温度和NDVI的空间相关性有增强后减弱的过程,绿色植被对地表温度有效调节半径约为700 m。在空间分布上,汉口、武昌、汉阳三镇核心主城区及黄陂、新洲部分远城区地表温度和NDVI负相关性最为显著,靠近水体的区域正相关性最为显著。     

东北多年冻土区植被NDVI变化及其对气候变化和土地覆被变化的响应

利用1982~2006年的NOAA AVHRR-GIMMS和MODIS 2种数据集的归一化植被指数(NDVI)数据对东北多年冻土区植被NDVI年际动态和空间差异进行分析,并结合气象数据和土地利用/覆被数据分析了植被NDVI对气候变化和土地利用/覆被变化的响应.研究表明,东北多年冻土区植被NDVI值较高,且空间差异明显;森林为该区主要植被类型,NDVI值较高,主要分布于大小兴安岭和伊春地区;草地集中分布于西南部, NDVI值相对较低.东北多年冻土区过去25a间植被生长的变化趋势为:伴随着气温的显著升高和降水量减少,植被NDVI显著下降.较气温而言,降水量是影响植被NDVI的主要因子(r = 0.77, P < 0.01).在气候变化和人类活动的双重作用下,东北多年冻土区植被NDVI在1982~2006年间表现为4个阶段:1982~1990年,植被NDVI虽有小幅波动,但整体上呈持续增加的趋势;1990~1993年,植被NDVI呈迅速下降趋势; 1993~1997年,植被NDVI呈现回升态势,表现出缓慢上升的趋势;1998~2006年,植被NDVI呈现总体下降趋势.不同植被类型表现出不同的NDVI年际变化规律,尤以草地NDVI值波动最大.植被NDVI变化空间异质性显著.气候变化和多年冻土退化影响了东北多年冻土区植被NDVI动态.年均气温升高和年降水量降低影响了植被的生长.从像元尺度来看,研究区植被NDVI与气温和降水均具有较显著的相关性.研究区土地利用/覆被变化的分析结果表明,不同的土地利用类型间的转变对植被NDVI的大小和空间分布产生了重要影响.     

基于Landsat 8劈窗算法的地表温度空间响应关系研究:以于田绿洲为例

该研究选取于田绿洲为研究区,运用遥感技术,采用能表示地表能量的指标——地表温度来研究绿洲能量,分析和探讨新疆于田绿洲热环境空间分布特征。具体研究内容:(1)将Landsat 8数据作为本研究的数据源,运用热红外遥感技术,收集并结合研究区气象数据计算关键参数:亮度温度、大气透过率、地表比辐射率,最后采用劈窗算法反演地表温度;(2)计算研究区植被覆盖度,并分析植被覆盖度与地表温度间相互关系,结果表明植被覆盖与地表温度具有较强的负相关性,R~2=0.979 2;(3)通过空间叠加分析研究区的地表温度与土地利用类型,得出研究区地表温度呈现出沿绿洲中心逐渐向四周增高的环状分布,地表温度均值从低到高依次为水体(18.02℃)、耕地(24.23℃)、林草地(26.3℃)、盐渍地(35.34℃)、其他(37.87℃)、沙漠(39.64℃)。     

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.      

巢湖流域地表热环境与景观变化相关分析及其尺度效应

基于Landsat ETM+/TIRS影像数据,采用大气校正法反演巢湖流域地表温度,分析2000~2013年的流域地表热环境效应演变规律,通过5个尺度的网格化采样,在不同幅度水平上定量分析LST与下垫面景观的相关性及其尺度效应.结果表明:2000~2013年,巢湖流域LST高强度区域主要以合肥市区为集聚中心并向城市周边蔓延,低强度区域逐渐缩小,流域地表热环境效应增强.LST与下垫面景观结构相关关系分析表明,建设用地景观是流域热环境效应的主要原因,而水体、林地景观可有效抑制地表温度;景观格局对热环境效应影响显著,建设用地与农地景观的破碎度、分离度指数与LST呈极显著负相关,而林地、水体景观的破碎度和分离度与LST呈极显著正相关;LST对景观优势度的影响最敏感,建设用地优势度与LST呈极显著正相关,而林地、水体优势度增加则能有效降低地表温度.探索性空间数据分析(ESDA)及尺度效应分析表明:巢湖流域地表热环境具有显著的空间聚集性,且LST空间格局具有明显的尺度效应,巢湖流域地表热环境效应相关研究的适宜幅度域为2~4km.通过规划合理配置林地和水体景观类型资源,加强建设用地增长调控,优化景观格局是抑制流域地表热环境效应的主要对策.     

大型水电工程与区域生态因子变化的关联性研究——以向家坝、溪洛渡电站为例

文章以向家坝-溪洛渡电站所在流域为研究区,分析了大型水电工程建设与区域内典型生态因子变化的关联性。首先分析了流域内土地覆盖和典型地表参数（归一化植被指数NDVI、植被净初级生产力NPP、地表蒸发量ET以及地表温度LST）的时空规律。在此基础上,基于缓冲区分析方法,计算了电站枢纽区周边地表参数的变化特征,并且分析了水电工程对地表参数的空间影响尺度。研究发现：（1）土地覆盖方面,2000年以来流域内的林地、草地、耕地进行了一定的转化,但总体格局保持稳定。流域内人造表面面积大幅增加,但从整体上占比仍较小,说明水电工程对流域整体的土地覆盖影响较小;（2）植被时空变化方面,2000年以来流域NDVI以及NPP有显著改善,但地表参数变化趋势的空间变异性显著;（3）关联分析方面,电站蓄水后,未发现植被参数（NDVI、NPP）有显著变化。电站蓄水后对缓冲区内蒸发量和地表温度存在一定影响,但影响并不稳定。     

西安市夏季热环境时空格局及公园减热效应

以Landsat TM、OLI和TIRS遥感影像为基础,采用单窗算法和分裂窗算法,反演和分析了西安市中心城区相应时间点上的热场温度;采用分型网络算法提取城市热岛范围,分析了西安中心城区1988-2014年间热岛效应空间分布及其动态变化特征;利用混合光谱分解的方法提取不同下垫面分量,研究了城市地表温度与不同下垫面因素之间的关系,并以西安市中心城区内10个公园为例,分析了公园下垫面类型对周边地区温度的定量影响。结果表明:1988-2006年,西安中心城区高温与最高温区所占比例增大,2006-2014年所占比例减小。26 a间,热岛区和次热岛区的面积增加,冷岛区与次冷岛区的面积减少,面积变化的绝对值依次为:冷岛区中间区次热岛区次冷岛区热岛区。中心城区地表植被覆盖度与地表温度呈对数负相关,不透水面与地表温度呈对数正相关关系。公园内部温度与公园的周长、面积呈显著负相关关系,与周长面积比呈显著正相关;公园平均降温范围与公园形状指数呈现较强的正相关关系,降温幅度与公园水域面积和形状指数呈较低的正相关。     

2010～2019年雅鲁藏布江中游植被变化及其对气候因子的响应——以拉林铁路段为例

基于2010~2019年MOD13Q1/NDVI数据,结合研究区地形、1∶100万植被类型图和气象数据,采用趋势分析法、相关分析方法,探讨在气候变化背景下雅鲁藏布江拉林铁路段植被覆盖的时空演变规律及植被与气温、降水的相关性研究。结果表明,2010~2019年研究区生长季NDVI值呈波动上升趋势,增速为0.2%/10a; NDVI值呈四周高中部低,区域植被覆被改善面积(65.66%)大于退化面积(34.34%);植被覆盖变化与同期的降水呈正相关关系,与气温呈负相关;研究区植被生长对降水较气温更敏感,且西部冲积平原、山南宽谷及米林宽谷的灌丛、草原、高山植被和少量的针叶林对水热条件响应较强。     

土地利用/覆被变化对小流域地表温度的影响

遥感和GIS技术被用于检测白家湾河流域土地利用/覆被变化,并评估土地利用/覆被变化对白家湾河流域地表温度的影响。不同时期的Landsat TM和ETM+影像被用于确定土地利用/覆被变化格局,并对矿点增长及相关的植被覆盖减少情况进行量化。采用Landsat数据的热红外波段进行地表温度的反演。结果表明:(1)小流域内不同土地利用/覆被类型上地表温度具有差异;(2)由于不同时期不同人为干扰造成的影响不同,不同时期土地利用/覆被类型间的地表温度差异不同。(3)在整个研究区域内,平均地表温度和NDVI之间呈负相关关系,各种土地利用/覆被类型上的平均地表温度和NDVI都呈现负相关性,但一些土地利用/覆被类型与NDVI的相关性高于平均水平。(4)植被覆盖情况越好,对稳定地表温度所起的作用越大。     

基于遥感的青岛市城市热岛时空变化特征

随着城市化进程的加快,城市热岛现象日渐突出,给人类生产生活带来很大影响,成为当今社会的热点问题。本文根据2001年1月—2012年12月共416幅8天合成地表温度产品MOD11A2遥感影像,以UHIER指数为划分标准,采用密度分割法对地表温度进行等级分类,并运用相关分析、空间叠加分析和景观格局指数分析等方法,分析了青岛市城市热岛在日、季节及年际等时间尺度的变化规律和空间分布特征。结果表明:(1)在时间变化特征方面,城市热岛具有昼弱夜强的日变化特征;季节尺度上,表现为冬强夏弱,高温区所占面积比例分别为8.66%和5.07%;年际尺度上,热岛范围呈现出逐年增大的特点,高温区面积以每年15%的速率增加。(2)在空间特征方面,城市热岛主要集中在青岛市区、即墨市南部、胶州市中部以及黄岛区东部;对城市热岛的景观格局分析发现,青岛市地表温度向高温化、集中化趋势发展。     

基于TM数据的自贡市热岛时空变化研究

热岛效应是城市化对城市环境影响的一个重要特征.为了研究自贡市10年来城市化进程对热岛效应的影响,采用TM数据与GIS相结合的方法定量分析城市地表温度的时空变化.根据2000和2009年两个时相的LandsatTM影像本文提取了研究区的地表温度以及土地覆被信息,在此基础上对这10年来自贡地区的热岛时空变化及其与植被、建筑用地变化的关系进行研究.分析结果表明,研究区地表温度与植被、建筑用地之间存在明显的相关性.     

大兴安岭林草交错带植被NDVI时空演变及定量归因

探究植被动态变化并识别其驱动因素对区域生态环境恢复与可持续发展具有重要意义.基于2000～2020年MODIS NDVI数据与同期气象、 DEM和土地利用类型等数据,运用Sen+Mann-Kendall趋势分析与Hurst指数法,深入解析大兴安岭林草交错带植被时空变化特征,预测其未来演变规律,并引入地理探测器模型,定量揭示全域及不同自然地理分区尺度下,各探测因子及其交互作用对植被空间分异的影响程度和作用机制.结果表明：(1)时空演变上,2000～2020年大兴安岭林草交错带NDVI时空异质性明显,时间上以0.002 a^-1(P <0.05)的速率波动增长并于2011年发生上升突变;空间上呈“自西南向东北递增”分布格局,21年间NDVI等级转移以“中植被覆盖→中高植被覆盖”为主,植被改善区域面积远大于退化区域面积.(2)趋势预测上,大兴安岭林草交错带NDVI未来变化趋势主要为持续改善,占比37%,但以弱持续居多.(3)驱动机制上,风速、蒸发和相对湿度对全域NDVI空间分异的影响最为显著,21年间自然因素的影响呈削减态势,而人为因素的影响愈发增强,在不同植被区、...     

基于遥感影像的近30年西宁市热岛效应时空变化

利用1987?—?2015年多个时相的Landsat卫星影像及同期气象和社会经济数据,结合多年建成区边界,利用单窗算法反演了地表温度,结合热场变异指数定量分析了西宁市城市建成区热岛强度时空演化特征,探讨了其与城市绿化程度、车辆数等要素的关系,提出了城市化进程中城市热岛效应的调控措施。研究结果显示:(1)西宁市夏季表现为"热岛"效应,冬季为"冷岛"效应;(2)西宁市热岛效应强度在时间序列有三个节点,2000年以前西宁市夏季和冬季白天各个热岛区面积变化不明显,2000年以后热岛区面积,尤其是较强热岛区面积和中热岛区面积都出现迅速增加的趋势,2003年热岛区面积达到最高,2003年以后热岛区面积渐渐回落,2011年以后又增强;(3)夏季"热岛"区面积变化趋势和冬季"冷岛"区面积变化趋势一致,且与建成区变化一致。     

基于SPOT VEGETATION的秦岭南坡近10年来植被覆盖变化及其对温度的响应

利用1km分辨率的SPOT VEGETATION(SPOTVGT)数据对秦岭南坡1998～2007年植被覆盖空间变化特征进行分析,并研究了温度与年最大NDVI(归一化植被指数)值的相关性.结果表明:秦岭南坡年最大NDVI值大于0.57的面积占总面积的97%.植被覆盖增加地区的面积总体大于退化的面积,但年最大NDVI值显著减小的像元占像元总数的4.45%以上,且部分阔叶林分布区的NDVI值显著降低;草灌丛是秦岭南坡退化最严重的植被类型.年最大NDVI值与前一年8月至当年7月平均温度具有显著的相关性,其大小随平均温度的变化符合y=-0.004x2-0.0015x+0.7168(p0.05).在研究区范围内,当前一年8月至当年7月平均温度低于某一温度(约为(13.0±0.2)℃)时,其与年最大NDVI呈正相关,而高于另一温度界限(约为(14.4±0.2)℃)时则呈负相关,其中研究区南端的人为耕作区表现尤为敏感.     

长江三角洲地区城市建筑三维形态对地表热环境的影响

以长江三角洲城市群为例,利用2016~2018年夏季Landsat 8影像数据和三维建筑数据,提取地表温度（LST）并计算三维景观指数,分别在200m、400m、600m、800m、1000m、1200m六个基准空间尺度上,利用空间回归模型探索建筑物三维形态对LST的影响.结果表明：所有城市的内部城区热环境较差,超过50%区域为高温区和次高温区;建筑物三维形态对LST的影响存在尺度效应,随着研究尺度的增大,影响力逐渐减弱,在研究的六个基准尺度中,200m是所有城市的研究适宜尺度;对LST影响最大的指数分别是建筑结构指数（BSI）、建筑平均体积（AV）和分布均匀度（BEI）,其中BSI、BEI与LST正相关,除上海、苏州和台州,AV也和LST正相关,表明瘦高、体积小、分布均匀的建筑物有助于降低城市LST,改善城市热环境.     

邕江流域植被时空分布及演变研究

以250 m分辨率的MOD13Q1数据为数据源,通过最大值合成法和均值法分别获得2000—2010年邕江流域年均NDVI时间序列,采用回归分析、相关系数分析和变异系数等方法,研究邕江流域植被状况的时空分布特征。结果表明,在空间分布上,邕江流域植被覆盖呈四周高,中部低的分布特征。在时间变化上,2000—2010年邕江流域植被覆盖区域年均NDVI波动为0.42~0.54,其中2000—2004年植被覆盖区域NDVI波动较大,不存在明显的趋势特征,但2004年以后植被覆盖区域NDVI呈波动性缓慢增长趋势;在年际波动上,邕江流域92.87%的植被覆盖区域NDVI呈中低波动,而高波动区域仅占植被覆盖区域总面积的7.13%,植被覆盖状况总体稳定性较好。在变化趋势上,2000—2010年邕江流域地表植被覆盖改善的区域远大于植被退化的区域,其中,改善的区域占植被覆盖区域总面积的56.02%,退化的区域占13.36%,30.62%的区域呈稳定不变的状态。