上海城市空间热环境的遥感图像分析与应用研究

城市热环境是城市空间环境在热力场中的综合表现,通过对城市热环境的研究可以揭示城市空间结构、城市规模的发展变化,有助于引导城市的可持续发展,提高人居环境质量.本文在RS、GIS的支持下,侧重研究城市空间热环境与影响因子间的定量分析模型和城市热环境的空间格局、动态演变描述体系以及城市热环境对城市降雨系统的影响.其主要工作如下:     

基于遥感和GIS的上海城市空间热环境研究

城市热环境的空间格局对城市微气候、城市生态环境演变有重要影响。为探讨城市热环境空间格局的研究方法,借鉴景观生态学的研究方法,首次提出热力景观概念,以景观的观点来研究城市热环境的空间格局。在RS,GIS的支持下,创建了热力景观空间格局的评价指标体系。应用转移矩阵法对1990年,1995年和1998年上海城市多时相热力景观的转移概率进行,分析了热力景观的动态变化和热力景观类型的组分转换过程。通过分析,揭示了上海城市近10年热力景观类型的变化强度和趋势。     

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.     

泉州市城市扩展的遥感监测及其城市化核分析

以泉州市为研究区,采用仿归一化植被指数(NDBI)和监督分类法对1989年和2000年的TM/ETM⁺图像进行城市空间信息提取,分析了城市空间扩展的趋势,探索出泉州市是以乡镇企业为城市化核来进行城市化过程的     

城市空间热环境的遥感研究--热场结构及其演变的分形测量

如何定量分析城市热环境（热场）结构及其演变特征是当前热环境遥感研究中的难点问题之一。本文将分形几何引入到对热场结构信息的定量研究中，针对城市热环境的结构特点设计出3种不同的分形计算模型，灰度曲面分形，剖面线分形和像元点分形。其中灰度曲面分形计算侧重揭示热场整体的分形特征，剖面线分形可用于对典型区域的热场结构信息变化的对比分析、像元点分形形计算则给出了像元热场变化梯度的定量描述，应用上述模型对1990年、1995年、1998年上海城市热环境的结构信息及其变化过程进行了分析。     

多时相遥感数据对城市热岛效应的研究——以西安市为例

热岛效应是影响我国城市环境的重要因素,本文基于多时相的Landsat 7 ETM+和Landsat 8 TIRS影像,对西安市2002年和2013年的土地进行分类以及地表温度反演,在此基础上将土地分类影像图和温度分割影像图进行叠加,分析了不同的土地利用类型温度差异、下垫面的空间结构与热场分布的关系以及热场的分布变化与城市变迁的关系。结果表明:不同的土地利用类型的物理属性和生物学属性差异是造成城市热岛效应的内在原因,下垫面空间结构的差异是造成城市热岛效应的外在原因,城市热场的动态变化方向与城市的变迁方向具有一致性。     

北京西城区下垫面与城市热岛的关系研究

采用遥感卫星影像数据,对北京西城区地面热场状况进行研究。通过对遥感影像进行信息提取和分类,建立西城区热岛分布图,分析城市热岛的分布和强度特征;进行不同类型下垫面热特性的系统测定,对热岛效应与城市下垫面绿化分量、道路、水体的关系进行分析;研究西城区热岛的发生规律、影响因素和缓解热岛的措施。     

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。     

供热信息服务可视化平台的研制

当前城市热力基础设施建设已相对完善,在城市区域内已经逐步形成了大规模、错综复杂的地下热力管网分布。为保证热力管网运行的安全性和高效性,提高对生产事故的预测能力和正确处置能力,推进城市供热企业信息化建设,本文研究了基于WebGIS技术,将实时监测数据、地理空间数据和业务数据进行整合,并利用Cesium和ArcGIS API for JavaScript建设二、三维一体化,集热力数据展示、关阀分析、运营调度和数据维护等功能于一体的供热信息服务可视化平台。     

夏季城市热场的卫星遥感分析

利用1998年8月4日上海幅TM6图像,经定位、配准、纠正、图像处理、噪声剔除、亮温标定及特征提取等步骤,得出上海市亮温分布场,同时对其热力景观、细部结构及其成因做了分析。实践证明,TM6图像可作为城市热环境质量评价、生态城市规划的背景资料和依据。     

Area Delineation and Spatial-Temporal Dynamics of Urban Heat Island in Lanzhou City,China Using Remote Sensing Imagery

One of the key impacts of rapid urbanization on the environment is the effect of urban heat island (UHI). By using the Landsat TM/ETM+ thermal infrared remote sensing data of 1993, 2001 and 2011 to retrieve the land surface temperature (LST) of Lanzhou City, and by adopting object-oriented fractal net evolution approach (FNEA) to make image segmentation of the LST, the UHI elements were extracted. The G* index spatial aggregation analysis was made to calculate the urban heat island ratio index (URI), and the landscape metrics were used to quantify the changes of the spatial pattern of the UHI from the aspects of quantity, shape and structure. The impervious surface distribution and vegetation coverage were extracted by a constrained linear spectral mixture model to explore the relationships of the impervious surface distribution and vegetation coverage with the UHI. The information of urban built-up area was extracted by using UBI (NDBI-NDVI) index, and the effects of urban expansion on city thermal environment were quantitatively analyzed, with the URI and the LST grade maps built. In recent 20 years, the UHI effect in Lanzhou City was strengthened, with the URI increased by 1.4 times. The urban expansion had a spatiotemporal consistency with the UHI expansion. The patch number and density of the UHI landscape were increased, the patch shape and the whole landscape tended to be complex, the landscape became more fragmented, and the landscape connectivity was decreased. The heat island strength had a negative linear correlation with the urban vegetation coverage, and a positive logarithmic correlation with the urban impervious surface coverage.     

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。     

典型喀斯特城市的热岛时空变化及其成因分析

利用1989、2003、2018年的Landsat影像对安顺市西秀区的地表温度进行反演,分析研究区在30年发展中的热岛时空变化及其成因。使用基于影像的反演算法,结合分类回归树算法进行地表温度的反演,用气象站数据对反演结果进行精度验证,并建立缓冲区对研究区进行相关性分析等定量分析。结果表明：研究区受喀斯特地貌的影响,除主城区外,郊区也存在大量高温区;近30年研究区热效应与不透水面、绿地的面积有极显著相关;1989-2003年研究区城市热岛面积随城市扩张逐渐增大,但2018年主城区城市热岛现象几乎完全消失,排除气象因素和城市形态因子影响的可能后,发现这与安顺市城市绿化的大力进行有密切关系。     

基于热红外遥感的四川省内江市城市热岛效应评价

利用四川省内江市1988年6月23日、2000年5月10日和2007年5月6日的Landsat TM/TM+热红外遥感数据,定量反演亮度温度,并利用均值-标准差法对温度进行分级.1988-2000-2007年间,内江市最大热岛强度分别为15.682℃,16.016℃和15.498℃;加权平均热岛强度分别为1.476℃,1.991℃和0.674℃;城市热岛比例指数分别为0.617,0.775和0.406.三个评价指标的变化趋势具有一致性,即先升高再降低,表明1988-2000-2007年间内江市城市热岛效应先增强再减弱.这说明2000年以来尽管城市化进程加剧,但是随着对城市生态环境保护的重视,城市化导致的热环境问题比2000年以前有所缓解.     

基于影像IB算法的沈阳市热岛效应分析

本文利用2006年、2010年沈阳市地区TM遥感数据,采用影像IB算法反演地表温度,分析了沈阳市热岛效应的空间分布特征、变化现象以及地表温度与归一化植被指数(NDVI)、归一化建筑指数(NDBI)之间的相关性。研究表明沈阳市热岛效应总体呈现由市中心向四周逐渐扩张的空间特征,地表温度与归一化植被指数(ND-VI)存在紧密的负线性相关关系,地表温度与归一建筑指数(NDBI)存在正相关关系。     

Spatial and Temporal Dynamics of Urban Heat Island and Their Relationship with Land Cover Changes in Urbanization Process: A Case Study in Suzhou, China

One of the significant environmental consequences of urbanization is the urban heat island (UHI). In this paper, Landsat TM images of 1986 and 2004 were utilized to study the spatial and temporal variations of heat island and their relationships with land cover changes in Suzhou, a Chinese city which experienced rapid urbanization in past decades. Land cover classifications were derived to quantify urban expansions and brightness temperatures were computed from the TM thermal data to express the urban thermal environment. The spatial distributions of surface temperature indicated that heat islands had been largely broadened and showed good agreements with urban expansion. Temperature statistics of main land cover types showed that built-up and bare land had higher surface temperatures than natural land covers, implying the warming effect caused by the urbanization with natural landscape being replaced by urban areas. In addition, the spatial detail distributions of surface temperature were compared with the distribution of land cover by means of GIS buffer analysis. Results show remarkable show good correspondence between heat island variations with urban area expansions.     

基于RS技术的20年来厦门城市热岛格局变化研究

应用IB算法反演厦门市地表温度,整合1996—2013年Landsat-5和Landsat-8卫星影像数据,定量分析厦门市城市热岛的时空变化。结果表明,近20年来厦门市建成区空间分布发生了巨大的变化,热岛的时空演变和建成区的密集度分布基本吻合。     

城市热岛的遥感研究进展

系统总结了应用遥感技术开展城市热岛研究的数据、方法与成果。对国内外学者有关城市热岛的形态结构、过程变化及成因分析等方面的研究内容进行了较为详细的评述，在此基础上，对未来城市热岛遥感研究的方向进行了展望。