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基于Landsat数据的城市热岛效应变化及预测研究-以天津市（滨海新区）为例

作　者: 司敏
导　师: 荆平
学　校: 天津师范大学
专　业: 环境科学
关键词: 城市热岛效应 Landsat TM/ETM+ 单窗算法转移矩阵模型马尔科夫链模型
分类号: X16
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

近年来,随着城市发展规模的不断扩大,以城市热岛为代表的城市热环境变化直接或间接地影响了城市环境质量,因此,定量分析及研究城市热岛时空演变规律,预测城市热岛变化趋势,并制定相应的缓解和防范城市热岛效应的措施,已经成为改善城市环境质量,保护城市生态系统的一项重要任务。本文以天津市滨海新区为例,分别选取1992年7月30日和1998年5月28日的两景TM数据,以及2006年7月21日和2009年8月30日的2景ETM+数据作为研究对象,利用Artist&Camahan单窗算法对同区域不同时相的影像数据进行地表温度反演；采用对比划分地温方法,从而确定热岛的范围,并分析和概括城市热岛时空分布特征；然后借助转移矩阵模型定量分析研究区域城市热岛的变化情况；研究最后选用马尔可夫链模型对研究区域城市热岛效应变化进行预测。通过数据分析发现：1.天津市滨海新区在17年间(1992年—2009年),城市热岛效应不断加剧,高温区域扩散趋势明显：高温区面积比例由1992年的5.88%到2009年的6.04%,上升了0.16%,特高温区面积比例则增长了0.4%；2.在外界环境不发生变化的前提下,基于现有城市发展模式,预计到2022年热岛区面积预计占到滨海新区总面积8.38%,与2009年基本上持平,不过,预测结果分析,滨海新区的次高温区面积增加较明显,由2009年的12.47%上升为16.59%,增加了4.12%,如果不进行人为干预,可能会转为高温区或者特高温区,滨海新区的热环境将进一步恶化；3.通过建立地表温度与NDVI(归一化植被指数)及NDBI(归一化建筑指数)的相关关系,结果显示造成城市热岛时空演变的原因主要是人为活动引发的城市下垫面深刻的变化。因此,通过在生态结点以及城市热岛效应集中的区域进行选择性绿化等本地植被修复,有利于缓解城市热岛效应带来的不利影响。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-17
  1.1 研究背景及意义  9
  1.2 国内外城市热岛研究进展  9-13
    1.2.1 国内外城市热岛研究方法进展  9-11
    1.2.2 地表温度反演方法的进展  11-13
  1.3 城市热岛效应概述  13-14
    1.3.1 城市热岛效应的概念  13
    1.3.2 城市热岛效应的影响因素及危害  13-14
  1.4 研究内容及技术路线  14-17
    1.4.1 主要研究内容  14-16
    1.4.2 技术路线图  16-17
第二章数据获取与研究方法  17-26
  2.1 研究区域概况  17
  2.2 遥感数据获取及预处理  17-20
    2.2.1 遥感数据获取  17-19
    2.2.2 遥感数据预处理  19-20
  2.3 地表温度反演过程  20-24
    2.3.1 辐射定标  20
    2.3.2 比辐射率计算  20-22
    2.3.3 地表温度反演  22-24
  2.4 城市热岛预测方法  24-25
  2.5 城市热岛驱动力分析方法  25-26
第三章城市热岛界定及格局变化特征  26-38
  3.1 城市热岛范围界定  26-32
    3.1.1 地表温度反演结果  26-28
    3.1.2 城市热岛界定  28-32
  3.2 地面温度空间格局变化分析  32-38
    3.2.1 不同时相的亮温差值影像图  35-36
    3.2.2 不同时相各温区面积转移矩阵  36-38
第四章城市热岛变化趋势预测及驱动力分析  38-47
  4.1 基于马尔可夫链理论的城市热岛变化分析预测  38-41
  4.2 城市热岛变化的驱动力分析  41-44
  4.3 缓解热岛效应的措施  44-47
第五章结论与展望  47-50
  5.1 主要结论  47-49
  5.2 研究不足与展望  49-50
参考文献  50-54
附录1  54-57
附录2  57-58
附录3  58-60
致谢  60

基于Landsat数据的城市热岛效应变化及预测研究-以天津市（滨海新区）为例

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