基于植被指数的天津地区热环境危急状况分析

选取天津地区2009年和2013年Landsat遥感影像,反演地表温度和归一化植被指数,定量分析研究区地表温度和植被覆盖状况,并在此基础上计算、分类环境临界指数,以研究基于植被指数的热环境状况的时空分布特征.结果表明:地表温度与归一化植被指数NDVI整体分布趋势相反,从2009—2013年,地表温度显著上升,植被覆盖状况降低;研究区热环境危急区面积不断增加,中心城区热环境危急性处于紧急状态,近郊热环境危急状态变化明显;热环境危急区内,各危急状态类型的面积比例大小依次为紧急状态严重状态警戒状态.     

基于遥感技术北方城市热岛效应变化定量识别

以城市人口迅速增长和城市用地迅速扩张为显著特征,随着城市化进程快速推进,城市热岛效应也愈 加显著。为快速提取城市地表温度信息,以探究城市热岛效应的时空分布,基于中等分辨率常规易得的 2000-2018时段内Landsat 影像热红外波段的辐射信息,定位于热岛效应显著的北方典型城市长春市,采用单 窗算法,分别对不同年份的影像进行地表温度计算,并生成长春市地表温度专题图。以此为基础,结合相应 时段内的地面观测温度数据识别长春市热岛效应时空变化,探究典型区内热岛效应强度变化规律和影响因 素。结果表明,研究时段内长春市热岛效应的时序变化特征表现为夜晚较白天强,秋冬较春夏强; 空间变化 表现出明显的空间差异性,但整体上为温度高值区增加; 土地类型的热岛效应强弱关系: 建筑用地＞ 绿地＞ 林地＞ 水体。     

城市水体对热岛的消减效应——以南京市为例

以南京市为研究对象,利用2013年8月11日的Landsat8TIRS热红外数据,基于大气校正法反演地表温度;结合土地利用现状数据,定性分析南京市热岛的空间分布;利用缓冲区分析、剖面分析,定量分析河流、湖泊等城市水体在周边不同范围内对城市热岛的消减作用.结果表明:利用大气校正法可准确反演出南京市地表温度空间分布;南京市热岛主要出现在人口密集、工业发达地区;城市水体在300m范围内可以显著消减城市热岛现象,地表温度由水体向周围递增;城市河流比湖泊对城市热岛的消减效果更显著.     

不透水面时空变化及其对城市热环境影响的定量分析——以福州市建成区为例

城市空间的快速扩展使得大量的不透水面取代了以植被为主的自然地表景观,对城市生态系统造成了明显的负面影响.福州市经过近30年的城市扩展,城市建成区中的不透水面大幅增加,植被急剧减少,城市生态发生了明显变化,其中最显著的就是严重的城市热岛效应.为此,基于Landsat系列遥感影像获得福州1989和2014年2个时相影像的不透水面、水体、植被和地表温度信息,运用多元回归模型定量分析了1989～2014年间福州城市不透水面的时空变化对城市热环境产生的影响.结果表明:(1)1989～2014年间,研究区不透水面净增了87. 16km~2,增加了161%;(2)不透水面和地表温度呈指数函数关系,高不透水面比例地区升温明显快于低不透水面比例地区;(3)1989～2014年间增加的87. 16km~2不透水面及相应减少的70. 09km~2和14. 92km~2的植被和水体对研究区地表温度上升的综合贡献达16. 54℃.     

结合夜光遥感数据的长株潭地区人口密度与地表温度相关性分析

城市化的进程使得大量的人口聚集在城市区,进而导致城市地表温度发生变化.以长株潭地区为研究区域,基于夜光遥感数据模拟分析研究区内人口密度的分布情况,并利用MODIS影像反演研究区的温度情况,提取出2004—2016年共5期数据,分析研究区内的人口密度、地表温度的时空变化特征,并利用分区统计法分析二者的空间相关性.结果表明,长株潭地区高人口密度地区增长迅速且逐渐连接成块,地表温度主要显示出城区高、郊区低且向外递减的分布规律,人口密度和温度有较为明显的正相关性,人口密度是影响城市温度变化的重要因素之一.     

基于POI的多尺度西安市热岛效应分析

以西安市为研究区,利用2016年Landsat 8遥感影像数据反演西安市地表温度,通过多元线性回归分析分别在0.5、1.0、1.5、2.0 km尺度上对同时期地表温度与用户兴趣点(POI)密度、水体盖度以及植被盖度进行相关分析,通过逐步回归法定量分析人类活动因子模型与生态基础设施模型对地表温度的解释程度.结果表明,在4个空间尺度上POI密度、植被盖度与地表温度存在极显著的相关关系;相同空间尺度下,生态基础设施模型解释率高于POI模型;两模型的交叉解释率随空间尺度增大逐渐高于二者独立解释率之和;加入POI因子后,全模型对西安市地表温度的解释率较生态基础设施模型显著提高.     

基于ETM遥感影像的城市温度反演及结果分析——以福建省泉州市为例

传统城市温度监测技术方法存在周期长、效率低的问题.而利用热红外遥感影像进行城市温度监测的方法具有准确、简便、实用等特点.利用ETM影像对泉州市进行温度反演,同时针对温度反演结果采用密度分割法进行专题制图,并借助GIS等工具和辅助数据,结合温度反演结果进行分析.结果表明:泉州市区温度分布差异明显,且分布不均匀;不同土地利用类型的地表温度存在较大差异,其中裸地及新开发用地的地表温度表现为异常高值(高于28℃),城区建筑用地地表温度较高(24～28℃),植被及绿化用地的温度较低(20～24℃),水体最低(低于20℃).估算的结果符合地表水热关系.结果提示,本研究方法能较好地反演出城市地表温度的分布状况.     

城市中湍流和能量通量的观测分析:以榆中县为例

利用"城市气象/示踪外场试验"期间(2011年10月1-14日)在兰州市榆中县城区获取的观测资料,分析了城区内的湍流统计特征和地表能量收支状况.结果表明,白天城区内大气为中等不稳定层结,而夜间则接近于中性;计算的无量纲相似关系式与其他城市的结果较为一致;反照率日变化呈现非对称U型结构,日出日落时刻反照率较大,白天较小且接近于常数0.14.白天能量输送以感热为主,感热和潜热占净辐射的比例分别为23%和2%,波文比为11.白天热储量占净辐射的比例高达75%,而夜间两者大小相当.夜间热储量的释放可以抵消甚至超过损失的长波辐射,从而促进城市热岛现象的发生.     

南京市冷/热岛格局的尺度效应研究

城市地表覆被类型变化影响城市热环境的空间格局,研究城市地表覆被类型与城市冷/热岛格局的相关关系,对调节城市微气候,改善人居环境,提高城市韧性具有重要的意义。基于landsat8影像数据,提取南京市4种主要地表覆被类型(水体、植被、不透水面、建筑)的参数;同时利用热红外波段反演地表温度,分别从像元(小)和市、区级行政区划(大)2个尺度,研究冷/热岛空间分布与主要地表覆被类型之间的关系并就其尺度效应进行了深入探讨。研究结果如下:基于像元尺度的空间分析表明,植被和水体的分布与冷岛空间格局具有相关性;不同地表覆被类型的降温效应顺序为:水体植被不透水面建筑;建筑和不透水面的分布与热岛空间格局具有相关性。基于市、区级行政区划尺度的空间分析表明,4种地表覆被类型与冷岛效应相关性较低;建筑与不透水面与热岛效应相关性较高,其中建筑与热岛效应相关性最高(R2=0.95)。总体而言,基于小尺度的研究能反映地表覆被类型与冷/热岛空间分布的相关关系,而基于大尺度的研究则从数据统计的角度反映城市热环境的综合特征。研究有助于城市规划者理解城市冷/热岛形成的尺度特征,为应对全球气候变化,合理规划城市布局,促进城市可持续发展提供参考。     

珞珈一号夜间灯光影像的建设用地提取

建设用地的准确获取对了解城市建设发展、监测城市建设情况和规划空间布局有重要意义.以往的夜间灯光数据在市级以上的建设用地提取中,准确度都会受到分辨率与尺度的影响,小尺度对准确度影响更大.130 m分辨率和250 km幅宽的珞珈一号数据的出现,让城市建设用地的提取更具潜力.本研究通过整合珞珈一号夜间灯光数据与兴趣点数据以及Landsat8反演得到的地表温度数据,采用经验阈值法提取建设用地并进行精度评价.结果显示,珞珈一号影像在小尺度提取中,虽然总体精度(0.825)较高,但是误分很严重,导致Kappa系数只有0.359;通过平均值法与兴趣点数据结合提取,精度数值均有提高,但误分还是较多,Kappa系数只有0.442;在加入地表温度数据后,用LJ&LST综合指数提取建设用地,极大地改善了误分的现象,总体精度为0.874, Kappa系数达到0.620.实验表明,即使城市中存在河流,在珞珈一号数据的支持下介入地表温度的LJ&LST综合指数也可以提高建设用地的提取精度.     

基于Landsat的六盘水市地表温度反演分析

将六盘水市作为研究区,对该城市的地表温度进行探究分析。以2015年该城市的Landsat8卫星影像作为主要数据源,采用ENVI、ArcGIS等软件对六盘水市的影像数据进行归一化处理,可以得到六盘水市城市地表温度等级分布图、植被覆盖度等级分布图、归一化建筑指数等级图、归一化水体指数和地表比辐射率等级分布图。并对得到的结果进行对比分析可以得到如下结果:地表温度与植被覆盖度呈负相关;归一化建筑指数、地表比辐射率与地表温度呈正相关;归一化水体指数对地表温度的影响随着气温的升高呈负相关,反之亦然。     

西安城区地表温度的遥感反演与时空演变分析

基于2002年6月11日和2009年6月30日两期Landsat 5 TM影像,利用辐射传输方程法反演了西安城区的地表温度,并通过统计分析和剖面线分析,研究了地表温度的空间分布格局及方向特性,进而就其演变特征与原因进行了探讨.结果表明:西安城区存在两到三个热岛中心地带,热岛效应明显;除2009年WE向热场剖面线自西向东逐渐降低外,其余3条均呈中间高、两端低的特点;除水体外,地表温度和NDVI通常具有相反的变化趋势;在建成区面积、人口和城市气温综合影响下,热岛范围与城市扩张体现出较强的时空一致性.8年间,城市内部相对差异缩小,热环境格局由"中心城区分布模式"转变为"建成区分布模式".     

城市土地利用的热环境效应研究——以宁波城区为例

选取宁波城区为研究对象,利用高分辨率的QUICKBIRD多光谱影像数据与Landsat ETM 热红外波段数据探求城市地区土地利用类型的热环境效应。采用剖面分析方法表征宁波城区的热环境空间分异状况;通过热环境效应总体贡献指数与面积加权贡献指数定量分析各种土地利用类型对城市热环境的正负效应。结果表明宁波城区存在热岛效应,建设用地内部地表温度差异明显;工矿仓储用地、平房住宅、交通运输用地、未利用地与公共建筑用地对宁波城区热环境效应具有正向贡献,其中工矿仓储用地最为明显;水域、农用地、生活居住用地和城市绿地对于城市热环境效应具有减缓作用,其中水域最为显著。     

基于ETM遥感影像的城市温度反演及结果分析——以福建省泉州市为例

传统城市温度监测技术方法存在周期长、效率低的问题。而利用热红外遥感影像进行城市温度监测的方法具有准确、简便、实用等特点。利用ETM影像对泉州市进行温度反演,同时针对温度反演结果采用密度分割法进行专题制图,并借助GIS等工具和辅助数据,结合温度反演结果进行分析。结果表明:泉州市区温度分布差异明显,且分布不均匀;不同土地利用类型的地表温度存在较大差异,其中裸地及新开发用地的地表温度表现为异常高值(高于28℃),城区建筑用地地表温度较高(24～28℃),植被及绿化用地的温度较低(20～24℃),水体最低(低于20℃)。估算的结果符合地表水热关系。结果提示,本研究方法能较好地反演出城市地表温度的分布状况。     

长三角地区夏季地表热环境的季节内和日夜变化特征

基于中分辨率成像光谱仪(MODIS)遥感反演的地表温度数据、土地利用数据以及植被覆盖数据,对长三角城市群及周边地区2013～2017年夏季地表热环境的时空分布特征及其驱动因子进行了研究.结果表明:①夏季地表高温风险区(即高温区和亚高温区)在日间主要分布在皖北农田覆盖地区、长三角城市群的城市建筑覆盖地区以及浙南的少数城市建筑和农田用地;夜间地表高温风险区转换为长江流域沿线的水体覆盖区域和城市群建成密集区.②季节内变化表现为从6月份到8月份地表高温风险区在空间上逐渐从长三角的皖北和苏北区域向长三角城市群片区转移;长三角北部区域地表高温风险区比例逐渐减小,而长三角城市群片区地表高温风险区比例逐渐增加.③地表热环境的空间分布与下垫面覆盖类型的空间分布有很好的对应关系,城建用地区域的高温风险比例要显著高于其他下垫面覆盖类型区域;皖北地区的夏季农作物轮作改变了地表的植被覆盖度,导致该地区的季节内和日夜变化特征不同于其他地区;地表高温风险季节内变化规律则表明植被覆盖度的提高对于减少高温风险区比例具有显著作用.     

基于ETM遥感影像的城市温度反演及结果分析——以福建省泉州市为例

传统城市温度监测技术方法存在周期长、效率低的问题。而利用热红外遥感影像进行城市温度监测的方法具有准确、简便、实用等特点。利用ETM影像对泉州市进行温度反演，同时针对温度反演结果采用密度分割法进行专题制图，并借助GIS等工具和辅助数据，结合温度反演结果进行分析。结果表明：泉州市区温度分布差异明显，且分布不均匀；不同土地利用类型的地表温度存在较大差异，其中裸地及新开发用地的地表温度表现为异常高值（高于28 ℃），城区建筑用地地表温度较高（24～28 ℃），植被及绿化用地的温度较低（20～24 ℃），水体最低（低于20 ℃）。估算的结果符合地表水热关系。结果提示，本研究方法能较好地反演出城市地表温度的分布状况。
     

地表覆被与人口密度变化对城市地表温度的影响分析——以郑州市为例

以郑州市为例,基于多期Landsat遥感影像和夜间灯光数据分析了城市地表温度、不透水面、植被以及城市人口的时空变化特征,并从不透水面、植被和人口密度三个方面分析其对城市地表温度的影响.结果表明:郑州市明显存在地表温度中心城区高,郊区低的热岛效应,热岛斑块逐渐向东南部、西部和北部扩散且逐渐破碎化,热岛面积呈增长趋势;不透水面指数与地表温度呈显著的指数正相关关系,植被指数、人口密度与地表温度分别呈现出较显著的线性负相关和正相关关系.利用逐步回归的方法表明,不透水面是影响城市地表温度的主要原因,植被和人口密度也是影响城市地表温度的重要因素.     

植被覆盖岩溶山峰对喀斯特城市小气候的影响

针对快速城市化背景中国南方喀斯特城市呈现的热环境问题,在桂林城区实验观测毗邻和远离茂密植被覆盖岩溶山峰样地的空气温湿度、地表温度的日变化,遥感估算岩溶山峰周围不同距离的建筑/道路地表温度的差值,估算岩溶山峰和远离岩溶山峰、较大水体的林地、草坪等地表温度的差值。结果表明,毗邻岩溶山峰的草坪和石板地面的空气温度和地表温度均分别低于远离岩溶山峰的相同类型地面的观测值,空气温度差最大值接近3.0℃,不同样地石板地面之间、草坪之间地表温度差最大值分别接近4.0、3.0℃,而空气相对湿度高于远离岩溶山峰的相同类型地表的观测值,最大差值均接近11.0%。茂密森林植被覆盖的大型岩溶山峰的地表温度与地面园林植物园大面积人工林地的数值接近,但比面积相对较小的绿化林地的数值低2.0～3.0℃,比地面远离岩溶山峰和较大水体的大面积草坪的数值低约3.5～6.0℃。在岩溶山峰周围的建筑/道路的地表温度随离开山峰边缘距离的增加而升高,当离开距离增加30 m时,在距离90 m范围内升温幅度约0.5℃,相对较显著,而超过此范围距离达到90～150 m范围时升温约0.1～0.2℃,甚微。植被覆盖的岩溶山峰对调节喀斯特城市小气候环境具有重要作用。     

6种城市下垫面热环境效应对比研究

选择6种具有代表性的城市下垫面(沥青路面、水泥路面、荷兰砖地面、草地、嵌草砖地面、大理石地面)作为观测对象,基于热红外成像技术对其地表温度特征进行观测,系统分析不同城市下垫面地表温度的日变化以及季节变化特征,并利用不同下垫面温度的时间标准差、空间标准差及时空数据标准差定量揭示城市不同下垫面地表温度的时空变化特征,对比研究不同下垫面的热环境效应,结果如下。1)不同下垫面地表温度的日变化一般呈先上升后下降的单峰形态,草地地表温度在不同季节的日变化波动差异较大。沥青的地表温度在全年均为最高,对热环境的影响较大;嵌草砖和大理石在全年的温度均较低,对热环境具有较好的缓解作用,且缓解作用在夏季最显著。2)不同下垫面地表日均温度全年均高于大气温度,表明城市下垫面对大气在一年中都有加热作用。3)气温、太阳辐射以及空气相对湿度对下垫面地表温度的影响均较为显著;气温和太阳辐射与下垫面地表温度之间呈正相关关系,对下垫面以增温作用为主;空气相对湿度与下垫面地表温度之间呈负相关关系,对下垫面增温起抑制作用。4)嵌草砖的热环境稳定性较草地和大理石要好;沥青路面的温度变化特征最能代表本研究观测区域下垫面地表温度的时空变化特征。研究结果对了解城市不同下垫面热环境具有一定参考意义,可为缓解城市热环境提供科学依据。     

南京城市边界层微气象特征观测与分析

南京大学大气科学系分别于2005年7月17日～7月31日,2006年2月18日～3月10日在南京市市区和郊区两个观测点进行了城市边界层气象观测,同时采用流动观测方法和在6个固定观测点进行城市热岛观测,观测发现:南京市存在明显的城市热岛特征,气温由市区中心的最高值向郊区逐步减少,冬夏季节的平均热岛强度分别为1.2℃和0.83℃,晴天热岛强度大于阴天,夜间热岛强度普遍高于白天,夏季和冬季热岛强度最大可达3.6℃和2.4℃.热岛强度随高度增加而减小,在约400 m高度,城区和郊区气温没有明显差异.观测结果还表明城区湿度普遍低于郊区,冬夏季节的城市与郊区的相对湿度差分别为10.6%和7.3%.南京紫金山森林地区对附近地区的气温和湿度有明显影响;城区风速明显低于郊区,高度越低,城区与郊区风速相差越大.南京市区的平均零平面位移约为19.9 m,平均粗糙度1.1m.