城市热环境格局动态演变特征的遥感研究--以兴平市为例

以兴平市1988～2010年22年间热环境格局动态演变特征为研究对象,基于Landsat TM热红外波段数据,采用单窗算法反演获得了研究区不同时相的热环境数据,采用中误差的热岛类型划分方法进行归一化处理,借助图谱等分析手段对兴平市22年间的热环境格局动态变化特征进行了分析。结果表明：常温区在兴平市热岛类型中占主导地位,兴平市不同时期热岛类型面积由高到低依次为：常温区＞热岛区＞绿岛区＞强热岛区＞强绿岛区;22年间兴平市热环境类型中常温区变化最大,且主要流入绿岛区;同时,局地热环境特别是城市建成区内则表现为热环境加剧与恶化的态势;整体来看,兴平市1988～2010年22年间城市热环境状况趋于良好。     

不同遥感影像的城市热岛空间分布特征分析

针对传统的地面观测方式很难全面掌握城市地面热岛的空间分布情况的问题,该文将HJ-1B卫星热红外图像代表的亮温图和采用HJ-1B卫星反演的温度图像正规化,利用量化等级体系对同一地区的亮温分布图和温度分布图进行划分,提出并采用间隙度指数对不同影像的高温区进行空间分布进行评价。实验结果表明:基于热红外影像的城市热岛空间分布比基于热红外影像反演的温度图的热岛空间分布更为集中,为研究不同影像之间的城市热岛空间分布提供了一种评价方法。     

京津冀都市圈热环境空间格局遥感分析

以京津冀都市圈热环境为研究对象,利用MODIS数据获取了2001、2004、2006和2008年的地表温度,通过温度距平图定性分析京津冀都市圈不同时间、不同城市的热岛强度及变化规律;利用景观学知识,参考热力景观空间格局评价体系,选取缀块个数(NP)、蔓延度指数(CONTAG)和香农多样性指数(SHDI)等对北京、天津两市的热环境空间格局进行了定量描述.结果表明,2001～2004年间北京热力景观格局趋于分散(除夏季外),2004年后逐渐呈集聚状态;夏季北京的热力景观格局异于其它季节,2004年的最为集聚,而2008年的较往年破碎,热场极分散;天津市热力景观格局变化趋势不太明显.     

基于多源遥感数据的济南市主要建成区热环境研究

城市热环境是反映城市环境状况的一个重要指标,本研究基于济南市快速城市化时期的Landsat-8遥感影像,利用遥感图像处理软件IDL8.5反演2016年济南市的地表温度(LST),得到济南市地表温度空间分布格局;并利用NPP-VIIRS夜间灯光数据提取济南市主要建成区范围及郊区范围,同时利用MODIS 8天温度产品,根据城郊温差法计算得到济南市主要建成区热岛强度信息,探究热岛强度的月及季节变化规律。研究发现白天热岛强度变化规律比较明显,夜间热岛强度比较稳定。同时,利用2016年谷歌影像提取济南市地表水体的分布数据,并采用剖面取样的方法在地表温度分布图上做出样点与其对应地表温度的分布曲线,研究发现水体和绿化植被的存在能显著地减缓城市热岛效应。     

兰西城市群热环境格局多尺度研究

从不同空间尺度研究城市热环境的变化格局,可为城市人居环境建设提供科学参考。采用MODIS和Landsat TM/OLI/TIRS遥感影像反演地表温度(land surface temperature,LST),分别从宏观和微观尺度探索了兰西城市群热场的空间格局特征,分析了城市热岛效应在昼夜、季节和年份等不同时间尺度上的分布格局及变化特征。研究结果表明,大尺度下兰西城市群未存在明显的城市热岛效应,但中心城区内热岛效应的空间格局发生了较大变化,热场的空间格局及演变与城市空间扩展布局相一致;兰州中心城区热岛比例指数呈现先增加后减小的变化趋势,西宁—海东中心城区热岛比例指数则呈现持续增长的态势;河谷地段的LST低于周围黄土丘陵,主要受植被覆盖、太阳辐射时间和接收量的影响;LST与归一化差值植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)呈负相关关系,与归一化差值建筑用地指数(normalized difference building index,NDBI)呈正相关关系。     

河谷城市与平原城市热岛差异性分析

随着城市的快速发展,城市热岛效应越来越重要。本文利用环境卫星数据,以西安市和兰州市为例,通过对河谷与平原城市的热岛效应差异进行初探,发现在两个研究区的市区内部,其热岛分布特征与已有研究的热岛分布特征一致。但就整个研究区而言,西安市的热岛主要分布在城区,兰州市则主要分布在郊区。分别对西安和兰州的地表温度与NDVI进行了相关性分析,发现西安市的地表温度与水体指数呈非线性相关,而兰州市则呈线性相关。     

武汉中心城区热岛效应模拟

针对传统的模拟热环境时空演变模型欠缺可推广性,该文提出运用CA-Markov模型研究热环境变化趋势,既能有效模拟元胞时空格局变化,又能提高元胞转化预测精度,经验证Kappa指数为73.46%,具有较高的可信度。基于CA-Markov模型模拟的武汉中心城区热环境表明:2009—2018年低温区和次低温区呈现减少趋势,中温区显著增加,热岛略有增长,总体强度增大,热岛效应愈发明显;2009—2018年热岛演变呈西南-东北方向,有向西-东方向发展的趋势,热岛重心南偏西方向移动;2009—2018年热岛区域在景观水平上破碎度较高,热环境趋于复杂化。研究结果对武汉中心城区城市规划、生态环境改善等具有一定的参考价值。     

成都平原中等城市的热岛效应动态特征对比研究

城市热岛效应是当前城市气候与城市生态环境的研究热点。研究使用Landsat TM/ETM+遥感影像获取城市建成区信息和反演亮度温度,进而评价成都平原6个中等城市的热岛强度、热岛发育程度以及空间动态演变特征。研究发现,在"评价初期→评价中期→评价末期"过程中,成都平原6个中等城市的热岛强度前期增强、后期减弱;城市旧城区的热岛规模普遍减小,这说明,旧城区热环境有所改善,而城市扩展区的热岛规模普遍增大,是因城市扩展明显改变了地表自然环境,导致热岛效应出现,这与城市化进程的内在规律基本一致。绵阳等城市的研究成果表明,即使城市规模扩大,只要城市规划科学合理,并注重城市生态环境的保护,城市热岛效应也能得到有效缓解。     

基于MODIS的2001年—2012年北京热岛足迹及容量动态监测

利用2001年—2012年MODIS分裂窗算法反演得到的1 km分辨率地表温度产品分析了北京城市热岛效应。首先计算北京2001年—2012年地表温度年平均值,其次利用半径法确定热岛足迹并计算热岛容量。结论如下:(1)热岛足迹及热岛容量昼夜差异明显,2012年白天热岛足迹是夜间的1.5倍,这是由于城市下垫面热特性差异及人为活动的综合影响。(2)2001年—2012年北京城市高温区在空间上向南北扩展,热岛足迹和热岛容量呈阶段性增长。2010年白天热岛足迹最大,半径为28 km,面积是2001年的2.4倍。当热岛足迹相同时,城市绿地和水体功能区的分布和布局方式等因素能够影响热岛容量。城市建设用地和农村居民点对城市热环境贡献率明显高于其他土地利用类型。当建设用地面积比例超过50%时,区域会产生显著的热岛现象。(3)根据北京热岛足迹及容量时空动态变化特征,提出改善城市热岛的措施。     

太原市地表热环境时空格局分析

针对鲜有资源型城市的地表热环境研究这一情况,该文基于Landsat8遥感数据,反演了太原市在2013—2015年间共3期的地表温度。提出一个考虑空间格局结构的城市热岛效应指数,在3期数据中,太原市区整体热岛效应指数分别为9.1%、9.8%和8.9%;同时,根据城市功能和路网结构将太原市区划分为6个分区,从分区级层面量化分析了地表热环境的时空分异特征规律,结果表明,太原市区地表温度整体呈现空间分散化特征,不同分区也呈现出不同的时空格局演变过程;最后,选取40个地表温度实测样本点验证反演精度,最大误差绝对值为1.1℃,最小误差绝对值为0.2℃,均方根误差为0.7℃。