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不透水面、植被、水体与城市热岛关系的多尺度研究

作　者: 孟宪磊
导　师: 李俊祥
学　校: 华东师范大学
专　业: 生态学
关键词: 城市热岛不透水面植被水体地表温度反演多尺度关系
分类号: X16
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文利用Landsat ETM+遥感影像,基于RS和GIS技术,研究了上海市城市热岛和不透水面空间分布格局,并从多个尺度研究了不透水面、植被、水体与城市热岛关系,提出了缓解热岛效应的措施。本研究得出结论如下：(1)上海市城市热岛冬季和夏季均主要分布在中心城区及工业区,夏季热岛区域面积占总面积的51%,冬季占45%。大型水体(如黄浦江)在冬季为热岛,夏季为冷岛,农田及公园绿地在夏季为冷岛。(2)基于植被覆盖度提取不透水面率的方法(Carlson et al.,2000)适用于夏季的遥感影像,并能取得较好的精度(本研究的总精度达92%),但是不适用于冬季的影像。(3)上海市外环以内不透水面率较高,尤其是中心城区及工业区,不透水面率达到了90%以上；内环以内大多属于高密度城市发展区域,内环以内的低密度城市发展区域面积比例明显低于内外环之间；非城市用地和中密度城市发展区域在内环以内和内外之间的百分比接近。(4)地表温度与不透水面率呈显著的正相关(R2=0.87,p<0.01)；与NDVI、MNDWI均呈显著的负相关(p<0.01),地表温度与不透水面率、NDVI和MNDWI之间的多元线性回归分析显示,不透水面起着增温作用,植被、水体起降温作用,植被较水体的降温作用大。(5)城市发展密度影响植被和水体的温度调节作用。随城市发展密度的增加,植被调节地表温度的作用增强,水体的作用减弱。在低密度城市发展区域,水体降低地表温度的作用较植被强,而在中密度、高密度城市发展区域植被的作用较水体强。(6)研究尺度影响植被、水体缓解热岛效应的作用。随着幅度的扩大,植被的降温作用减小,水体的降温作用增大,不透水面与地表温度呈稳定的正相关关系,但尺度效应不明显,与幅度、城市发展密度区域的比例无定量关系。(7)为了缓解城市热岛效应,本文建议针对不同城市发展密度,应采取相应的措施,低密度城市发展区域应重点增加水体覆盖,中密度、高密度城市发展区域应重点增加植被覆盖面积。今后的市政建设项目应大力推广透水路面的铺设,以缓解城市热岛效应及由不透水面带来的其他环境影响。

全文目录

论文摘要  7-8
ABSTRACT  8-12
第一章前言  12-22
  1.1 研究背景与意义  12-13
  1.2 国内外研究现状分析  13-19
    1.2.1 城市热岛效应的成因  13-15
    1.2.2 城市热岛效应监测方法  15-17
    1.2.3 不透水面研究进展  17-18
    1.2.4 不透水面与城市热岛关系的研究  18-19
  1.3 研究内容、研究方法与技术路线  19-22
第二章研究区概况  22-24
  2.1 研究区范围  22
  2.2 自然地理概况  22
  2.3 城市发展概况  22-24
第三章数据来源及预处理  24-29
  3.1 数据源  24-25
  3.2 数据预处理  25-29
    3.2.1 提取研究区影像  25
    3.2.2 辐射定标  25-29
第四章城市热岛空间分布格局及特征研究  29-39
  4.1 理论基础  29
  4.2 反演地表温度的原理与方法  29-32
    4.2.1 反演地表温度的方法  29-31
    4.2.2 反演方法的评价及选择  31-32
  4.3 地表温度的反演  32-35
    4.3.1 计算亮度温度  32-33
    4.3.2 计算地表温度  33-35
  4.4 城市热岛空间分布格局及特征  35-38
    4.4.1 城市热岛空间分布特征  35-37
    4.4.2 城市热岛环线分布特征  37-38
  4.5 讨论  38-39
第五章不透水面空间分布格局及特征研究  39-50
  5.1 提取不透水面的原理和方法  39
  5.2 不透水面信息提取  39-42
    5.2.1 水体掩膜  39-40
    5.2.2 提取不透水面  40-42
  5.3 精度检验  42-43
    5.3.1 影像融合  42-43
  5.4 不透水面提取方法适用性分析  43-46
  5.5 不透水面空间分布格局及特征研究  46-49
    5.5.1 不透水面空间分布特征  46-47
    5.5.2 城市发展密度分析  47-49
  5.6 讨论  49-50
第六章不透水面、植被、水体与城市热岛的多尺度关系  50-61
  6.1 不透水面、植被、水体与城市热岛关系的空间总体特征  50-51
  6.2 城市发展密度、植被、水体与城市热岛的关系  51-54
  6.3 不同幅度下不透水面、植被、水体与城市热岛的关系  54-57
  6.4 缓冲区分析不透水面与城市热岛的关系  57-59
  6.5 多因素回归分析  59
  6.6 讨论  59-61
第七章结论与存在的问题  61-65
  7.1 结论  61-63
    7.1.1 城市热岛空间分布格局及特征  61
    7.1.2 不透水面空间分布格局及特征  61-62
    7.1.3 不透水面、植被、水体与城市热岛的关系  62
    7.1.4 缓解热岛效应的措施  62-63
  7.2 存在的问题  63-65
参考文献  65-71
附录  71-72
后记  72-73

不透水面、植被、水体与城市热岛关系的多尺度研究

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