发布时间 : 星期一 文章遥感和城市热效应 - 图文更新完毕开始阅读d66b12dd58f5f61fb7366699
应 [55] 。岳文泽等研究了上海市中心城区土地利用类型及格局和城市热岛之间的关系，发现城市内部不同土地类型所产生的热环境效应不同，城市土地类型在空间布局上越复杂，其产生的热岛效应越明显[56]。A. Melissa等研究波兰俄勒刚州时发现该地区的热岛中心并不在建筑最密集的市中心，是因为该地区大部分处于峡谷的阴影所致
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。Qihao Weng采用分形法分分析了广州市城市热岛效应的变化趋势，结果显示广
州存在两个主要的热岛中心，热岛分布区域随着季节的改变而改变[58]。C.P. Lo等研究了亚特兰大市土地利用与城市热岛的关系，在过的30年间，该地区大量森林和耕地被用来建设城市，使得城市热岛分布区域也随着扩张[59]。徐涵秋研究了福州不透水面、植被、水体参数与热环境的关系，发现不透水面对地面温度的影响可接近或超过植被和水体之和[60]。邱健壮等利用多源遥感提取了山东泰安市城市地表不透水面覆盖度并估算了地表温度，实验结果较好地反映了城市不透水面覆盖度与地表温度的空间分布和变化特征，相关关系分析表明，二者有很强的正相关关系[61]。彭文甫等利用Landsat ETM+影像获取了成都地表温度和不透水面信息，制作了等温线和等不透水面图，分析了地表温度与不透水面的相关性，发现地表温度随距市中心区距离增大降低,同时不透水能力也降低，成都市地表温度与不透水面之间存在着正相关关系，等透水面线的空间分布对等温线具有显著的响应规律[62]。彭文甫等研究了成都市土地利用与地面热环境时空变化的关系，结果显示城市森林，耕地不断向城市建设用地转移，土地利用变化导致低温区面积减少，而高温区和常温区面积增加[63]。邓玉娇等，构建相对热效应指数、热贡献指数、冷贡献指数，定量研究了广东东莞城镇用地扩张对城市热环境的影响，结果显示城镇用地的相对热效应指数先增大后减小，热贡献指数持续增长，冷贡献指数逐步增长[64]。吕志强等以GIS和遥感为技术手段，对珠江口沿岸区域的土地利用及其地表热环境的变化进行了定量分析，结果表明土地利用变化导致区域热环境效益增强[65]。王文杰等利用遥感影像对北京是1978年以来城市用地、城市热岛面积、绿地和归一化植被指数进行了监测，并分析了城市规模的变化及空间布局特征、城市热岛效益、城市绿地变化及其相关性，结果变欧美虽然城市热岛区域面积增长明显，但是由于绿地面积增长，城市结构趋于合理，城市热岛有减缓的趋势[66]。陈峰等对比分析了上海、北京、沈阳和武汉4个大城市的夏季城市热岛相对强度与城市下垫面的空间分布关系，结果显示4个城市不透水面、植被覆盖于城市热岛强度的分布存在较强的空间正自相关[67]。季崇萍等利用气象站温度资料，对北京城市化进程对热岛效应的影响、热岛强度的长期变化和日变化进行了研究，结果指出，北京建成区的范围与城市热岛影响范围呈同步变化趋势，晚上热岛强度大于白天，冬季热岛最强，夏季弱[68]。许军强等分析了长春市地表温度与地表反照率及NDVI的关系，结果表明城市温度与地表反照率及NDVI呈负相关性，通过绿化城市和提高城市表面反照率等方法可以缓解城市热岛效应[69]。
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1.5植被覆盖与热岛效应的关系的研究
大量研究表明, 植被以及风、水体是缓解城市热岛效应的主要因素, 其中通过加强绿化, 改善城市下垫面的热属性是缓解热岛效应的关键措施。绿地中的植物通过蒸腾作用，可以从环境中吸收大量的热，而水是大热容物质，因此可以从环境中吸收大量的热量，降低周围环境中空气的温度，因而绿地覆盖成为减缓城市热岛效应的一个重要生态指标，众多学者也从研究植被与城市热岛的关系中获得了大量的研究成果。Qihao Weng等使用光谱混合模型在landsat ETM+影响上提取了植被覆盖度指数并分析了其与地表温度之间的关系，发现植被覆盖度与地表温度有负相关性，与其他土地利用类型相比，植被覆盖度与地表温度的负相关性更强一点[70]。Fei Yuan等研究了明尼苏达州归一化差异植被指数、不透水面百分比和地表温度的关系，结果表明不透水面百分比在所有季节中和地表温度都成正相关系，而归一化差异植被指数与地表温度的相关性则随着季节的改变而变化，因此不透水面百分比是除归一化植被指数外另一研究地表温度的指数，两者具有互补的关系[71]。苏伟忠等研究了南京市土地利用/覆盖与城市热场分布特征的关系，研究表明土地利用/类型的空间格局总体上决定了城市热场的空间分布，下垫面介质的热特征和生物学特征差异是地表温度不同的根本原因[72]。柯锐鹏等研究了广州南部城镇化绿地退化对城市热环境的影响，发现，该地区的热环境状况与其地形特征之间有较密切的联系，城市热环境的分布变化与城镇建设用地和NDVI 的分布变化有一定的相关性[73]。Chen等基于遥感技术，分析了珠江城市群土地利用/覆盖变化与城市热岛效应的关系[74]。William D.Solecki等以新泽西为例分析了植被覆盖、高反射材料对缓解城市热岛的作用，结果显示城市植被是最有效最经济的热岛效应的因素[75]。曹璐等利用遥感影像，提取了上海市外环线范围内的地表温度、不透水面率、归一化差值植被指数、改进的归一化差异水体指数，定量研究地表温度与这些指数之间的关系,多元线性回归分析表明，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[76]。Edward Ng等分析了绿化对像香港这样高建筑密度地区的降温作用，发现屋顶绿化对地上的行人并没有降温作用，树木对人行道的降温作用要比草地的降温作用强，同时绿化带树木的数量以及品种对降温效果也有影响[77]。李明延等分析了北京14年来城市绿色空间总量与热岛效应的关系，发现随着市区绿色总量的增加，热岛效应有缓解的趋势[78]。马伟等利用TM影响反演了北京市地表温度，并估算了归一化植被指数（NDVI），比值植被指数(RVI)，绿度植被指数(GVI)，土壤调节植被指数(MSAVI)和植被覆盖度（fg），分析了这5种指数与地表温度的相关性，发现fg与地表有更好的负相关性，对地表温度空间分布的指示能力更强[79]。钱乐祥等利用归一化知识评估了其与地表温度关系的适应性，发现归一化水汽指数与地表温度之间存在较强的线性关系，与归一化植被指数相比，用来定量分析地表温度可能是更加有效的衡量指标[80]。张小飞等探讨了不同下垫面类型对
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地表温度-植被覆盖关系的影像，结果表明区域植被覆盖状况可以直接影响辐射、热动力及土壤水分等多种地表特征，从而导致地表温度分异[81]。周媛等等研究了沈阳市三环地表温度与归一化植被指数的关系，结果表明地表温度与归一化植被指数具有明显的相反变化趋势，城市不同的土地利用类型的地表温度与归一化植被指数也具有明显的差异性[82]。
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2 引言
2.1 研究背景及意义
城市是人类社会发展到一定阶段的产物，是人类改造自然环境，创造新的生存环境的具体体现。城市化和工业化在提高我们的物质水平的同时，也给我们带来了许多问题，例如城市热岛效应。城市热岛使得自然环境和生态平衡受到了极大的冲击。城市热岛形成主要是因为大量的人为热排放、城市下垫面性的改变以及由于城市复杂的建筑结构所造成的热储存和再辐射。因为城市地表性质，大量的森林、耕地、绿地和水域转变为城市用地，使得城市吸收了大量的太阳辐射能量，同时因为城市的结构、大量使用合成材料、城市空气污染等因素，使得城市地表热能发生再辐射的能量无法散发到大气上空，在城市的上空形成了无形的“热云层”，笼罩着城市。城市热岛使得人们的居住环境变得恶劣，甚至提高死亡率。城市热岛不仅容易使人高温中暑，使城市增加能耗，而且由于城市热岛的热力作用，形成热岛复合环流，造成从郊区吹向市区的局地风，把市区已扩散到郊区的污染大气又送回市区，加剧了城市二次热污染。随着人类生活质量要求的不断提高，建设舒适、绿色、生态和健康的城市势在必行，也是人们的愿望所在。因此，对城市热岛的成因、强度及其分布演变规律的研究，将为城市发展规划、城市环境保护和生态建设等提供理论支持和帮助。
合肥市作为安徽省的省会城市，近年来经济发展非常迅速，城市建设非常快。大量的耕地和森林用地被用来建设城市，城市规模不断扩大。虽然素有全国园林城市之称，但也避免不了热岛效应的产生。严平等研究发现合肥全年都存在热岛效应[16]。因此有必要对合肥热岛效应的空间分布特征、演变规律、成因分析，减缓措施进行研究分析，为建设生态、绿色和舒适合肥提供理论依据。
近年来随着遥感技术的发展和完善以及地理信息系统的开发完善，为研究城市热岛提供了更加高效、精确、全面的途径。通过对遥感影像反演获取城市地表温度，可以定量、周期、动态地监测分析城市热岛的空间分布特征和演变趋势。
本文基于前人的研究成果上，通过遥感影像，并利用热红外遥感技术反演了合肥市地表温度，综合运用地理信息系统技术和景观生态学理论，分析了合肥市热岛效应的年际和季节的演变规律、空间分布特征以及热力景观格局的动态变化；结合土地利用/覆盖变化分析了合肥市热岛效应的成因，通过分析地表不透水率、植被覆盖度和植被指数等参数与热岛效应强度的关系，为缓解城市热岛提供依据。同时结合研究成果，提出构建生态城市，建设宜居城市，从而达到减缓城市热岛的目的。
2.2 研究内容与技术路线
2.2.1研究内容
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