宝鸡市区地表温度反演与城市热岛分布格局时空演变研究*

目的反演宝鸡市市区的地表温度,定量分析研究近20年来研究区热岛效应的时空演变和分布特征,以缓解城市环境问题和合理规划未来城市的发展。方法利用1995-2015年Landsat 5TM和Landsat 8TIRS影像数据和气象台站资料,采用GIS和RS技术,实现对渭河阶地型城市——宝鸡市地表温度(LST)的反演,并在此基础上进行热岛分布格局的时空演变研究,分析LST与NDVI,NDBI的空间对应关系。结果与结论宝鸡市存在明显的城市热岛效应,热场分布及延伸与宝鸡市空间扩展布局相一致,热岛范围呈逐年增长的趋势,低温区和次中温区面积减小,相应的次高温和高温区面积增加,热岛强度明显增强。在渭河阶地型城市的空间格局上,地表温度与NDVI呈负相关关系,与NDBI呈正相关关系。     

基于Landsat-8影像的西安市地表温度遥感反演与影响因子研究

基于西安市的Landsat-8数据,采用单通道算法进行了地表温度(LST)的反演,并通过实测LST值对反演精度进行了评价,同时分析了LST与不同地表类型、归一化植被指数(NDVI)以及归一化建筑指数(NDBI)之间的关系.结果表明,单通道算法反演LST精度较高,反演结果能较好地反演西安市LST的空间分布特征;不同地表类型对应的LST有明显的差异,城镇建设用地LST最高,农用地LST最低;通过在东西方向/南北方向剖面线上分别对NDVI、NDBI与LST进行线性拟合,发现NDVI与LST呈负相关线性关系, NDBI与LST呈正相关线性关系,进一步说明植被对地表起到了一定的降温作用,城镇建筑则加剧了城市热岛效应.     

基于Landsat影像的杭州市主城区地表温度和热岛效应研究

城市热岛效应是研究全球变暖的重要问题。为了探究杭州市市区的城市热岛效应问题,基于Landsat数据和辐射传输方程法反演出了杭州市主城区的地表温度,以及通过均值-标准差法进行热岛强度分级,分析了2008年、2013年、2019年的地表温度和热岛效应的时空变化,并研究了地表温度与归一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)的相关性。结果表明：地表温度具有一定的空间分布规律,在靠近钱塘江的区域,地表温度都要明显更高一些;热岛分布也存在一定的时空规律性,钱塘江两侧热岛区域分布相对较广,并有增加的趋势;杭州市主城区的地表温度与NDVI指数呈现出负相关关系,并存在明显的空间异质性。     

典型绿洲-荒漠LST时空分异及其与NDVI的关系

为了辨析干旱区绿洲-荒漠地表温度时空分布对不同下垫面的响应特征,以叶—喀河三角洲绿洲为研究区,MODIS地表温度产品和土地利用数据相结合,分别提取LST和NDVI,研究地表温度的时空分异特征及其与NDVI的关系。结果表明:(1)研究区NDVI值越高,LST值越低;NDVI值越低,LST值越高,NDVI和LST之间存在明显的反相关关系;空间分布上来看,绿洲植被覆盖度呈现东、西部高而中部裸地低,地表温度分布状况则中部裸地高而东、西部低,这表明二者具有明显相反的空间分布特征;(2)研究区四季地表温度变化显著,昼夜温差很大,水域相比于裸地,水体夜间温度高于裸地;其中,春季温度分布在-0.11-37.94℃之间,夏季温度分布在10.63-54.18℃之间,秋季温度分布在2.54-38.84℃之间,冬季温度分布在-18.76-21.05℃之间;(3)从不同土地覆被地表温度的分布上看,在裸地、城市建设用地所覆盖区域地表热量丰富,水域、湿地所覆盖区域热量呈递减趋势。不同下垫面在冬夏两季温度变化和同一季节内昼夜温度变化显著,植被类型和植被覆盖度及其空间组合在不同程度地影响地表温度的时空分布。     

郑州城市热岛时空演变特征

利用2007—2016年的MODIS地表温度数据,运用3S技术分析郑州城市热岛效应的时空演变特征.结果表明:(1)郑州地表温度高值区和中等热岛区位于市区和郊区行政中心,下垫面山体和水体对地表温度的增长有一定的缓解作用;(2)郑州夜间的热岛强度强于白天,白天仅存在中等热岛区和弱热岛区,夜晚有极强热岛区和强热岛区存在;(3)郑州春季的热岛强度最强、夏季次之、秋冬最低,白天的热岛强度按照春、夏、秋、冬依次降低,夜间的热岛强度春夏强、秋冬弱;(4)近10年郑州的热岛强度呈现增长趋势,极强热岛区范围明显扩大.     

高温热浪对大连市城市热岛变化特征影响分析

高温热浪(heat wave, HW)事件频发加剧城市热岛(urban heat island, UHI)的负面影响,因此探究HW时期不同生长季UHI变化特征的差异对居民应对城市热胁迫具有重要意义。本文基于大连市主城区2018年和2019年生长季前中后期Landsat 8数据,对比分析热浪与非热浪(non-heat wave, NHW)期间UHI的差异,结合归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)和归一化建筑指数(normalized difference build-up index,NDBI)进一步定量探讨地表覆被类型与城市热岛效应的关系。结果表明:(1)相比非热浪年,热浪年在生长季内均表现出明显的增温趋势,生长季中期地表温度(land surface temperature,LST)标准差降低了0.3℃,说明2019年LST离散程度减小,LST变化趋于稳定。(2)HW对UHI的影响总体呈现出较为明显的促进作用。时间上,HW对应生长季中期热岛强度较NHW显著增强,较强热岛和弱热岛面积占比从非热浪年的12.8%和17.7...     

北京地区陆表温度空间分布特征与下垫面的关系

利用北京地区1999年7月1日的Landsat 7/ETM＋数据,在RS和GIS技术的支持下,以陆表温度（LST）的遥感定量反演以及土地覆盖分类为基础,用热岛比率指数（URI）表征LST的空间分布差异,用土地覆盖类型、归一化建筑指数（NDBI）、归一化植被指数（NDVI）表征下垫面性质,对北京地区LST空间分布特征与下垫面的关系进行研究.结果表明：不同土地覆盖类型的LST不同,林地、水体的LST较低,城市建设用地和裸壤的LST较高;LST变化的幅度与土地覆盖类型所占比例有关,其变化的频率与土地覆盖类型的变化的复杂程度有关;LST值与NDBI呈正相关（r=0.648 6）与NDVI呈负相关（r=-0.704 4）.     

城市绿地类型及格局特征与地表温度的关系——以深圳特区为例

以深圳特区为例,利用2005年11月份的TM和Quickbird影像数据,在进行地表温度反演和城市绿地详细解译的基础上,研究了城市绿地类型、属性特征与地表热环境分异之间的关系.研究结果显示,城市绿地不同类型的地表温度差异较大,各类人工绿地的地表温度普遍高于自然绿地类型.分样区平均NDVI和聚集度指数与热岛强度指数之间呈显著的正相关关系,而均匀度和碎裂化指数则与热岛强度指数之间呈显著的负相关关系.上述结果表明,城市绿地的类型、结构及其格局特征均对城市热环境空间分异具有显著影响,在城市绿地建设工作中,应充分重视绿地景观的这种热环境效应特征的指导意义,以期使城市绿地建设能够更好地担负其必要的生态服务功能.     

黄土高原地区归一化植被指数时空动态变化及其与气候因子的关系

以SPOT NDVI及GIMMS NDVI为数据源,结合RS和GIS地统计空间分析技术,对1998—2007年黄土高原地区植被覆盖的时空差异及1991—2000年归一化植被指数(NDVI)与月均温、降水量的关系进行了研究.结果表明:NDVI值(7、8月平均值)在空间上表现出明显的区域差异性,NDVI指数由北向南递增,南部、东部及西南角部分的NDVI值较高,北部、西北部地区较低;1999—2007年整体呈波动上升态势,区域NDVI值的季节差异特征明显,夏季>秋季>春季>冬季;土地利用类型影响NDVI值,林地的值最大,荒漠最小,土地利用结构的优化将改善黄土高原地区地表植被指数偏低的现状;气温、降水是决定黄土高原地区植被生长的主要气候因子,与NDVI指数呈现较高的正相关关系.     

南京城市热环境与土地利用关系研究

通过Landsat/TM遥感影像反演获取了南京市1988、1998、2002和2010年的地表温度和热岛强度,并进行了城市热环境变化分析。利用NDISI建筑指数获取城市建设用地信息,然后讨论城市地表温度与建筑指数的定量关系。结果表明:归一化之后的南京次高温、高温与特高温呈现明显上升趋势。随着热岛强度的分级越来越高,建设用地面积也越来越大,从定量分析来看,建设用地与地表温度呈线性正相关关系。随着建设用地面积的增加,地表温度上升速率加快。     

植被、不透水面、水体对喀斯特城市地表热场影响

针对桂林喀斯特城市快速扩展所引发的热环境和热岛问题,对1989年和2006年TM卫星图像利用模型反演地表温度、植被指数NDVI、不透水面率ISA 和水体指数MNDWI,分析植被、不透水面、水体等3个因素时间和空间变化对地表热场的影响机理。结果表明,地表温度与 NDVI、MNDWI呈明显的负相关关系,与ISA 呈明显的正相关关系;1989—2006年研究区 NDVI大于0.4的中高植被覆盖区由76.89%大幅度降低到32.65%,NDVI低于0.2的无植被覆盖区由4.01%大幅度升高至17.15%,水体面积由3.87%降低到1.95%;ISA 大于0.9的高不透水区域由12.1%大幅度升高至32.1%,导致地表温度高温区和次高温区由7.9%大幅度升高至15.9%,低温区和次低温区由61.8%大幅度降低到38.9%,热岛现象明显增强。连续大面积的不透水面是产生喀斯特城市热岛效应的直接原因,而喀斯特山峰植被、城市林地与行道树、城市中江湖等较大水体,对喀斯特城市热岛效应的缓解具有非常重要的作用。
     

基于Landsat-8热红外数据的太湖地区地表温度反演与热岛效应分析

应用Landsat-8 TIRS遥感数据结合气象资料,使用三种不同的反演方法获得苏南太湖地区的地表温度(LST)数据.分析发现,辐射传输方程法反演的结果最接近于实测值;在缺乏实时大气廓线的情况下,普适性单通道算法更适用于Landsat-8热红外波段的地表温度反演;分裂窗算法在三种算法中精度最差.在反演结果的基础上,分析了不同地物的LST特征,建筑用地温度最高,水体最低.归一化植被指数(NDVI)和LST之间存在明显的负相关关系,证明了城市绿地是缓解城市热岛效应、改善城市热环境的重要途径.最后对2000年和2014年的两时相LST进行标准化和分区处理,分析发现,苏南太湖地区的热岛现象近些年来在不断加剧,城市热岛由原来单个存在逐渐成为多个热岛并存的局面,建筑用地的增加是导致整个城市热岛加剧的主要原因.     

2000—2016年喀喇昆仑-西昆仑山地表温度时空变化特征

为了揭示高寒地区气候变化特征及时空差异性，基于MODIS地表温度(LST)产品，利用气候倾向率、Mann-Kendall非参数检验等多种方法研究了2000—2016年喀喇昆仑-西昆仑山地表温度的时空变化特征及其与海拔和纬度的关系，主要结论如下.(1)2000—2016年喀喇昆仑-西昆仑山LST呈极显著上升趋势，速率为0.32℃/10a(P<0.001),表明该区域对全球变化响应敏感，其中夏季(0.5℃/10a)增温最显著，秋、冬季次之，而春季(-0.096℃/10a)呈降温趋势.(2)空间上，东帕米尔高原以及阿里喀喇昆仑山和西昆仑山东部高海拔区域升温较快；季节上，春、秋两季具有相似性，均呈中部降温、东西两侧升温的空间变化特征，但升温或降温趋势并不显著，夏季，低海拔区(Ⅰ)和高海拔区(Ⅲ)以升温为主，中海拔区(Ⅱ)以降温为主，而冬季呈现与夏季相反的态势.(3)年均地表温度与海拔的偏相关系数为-0.870,呈现出极显著的负相关关系；与纬度的偏相关系数-0.513,呈现出较为显著的负相关关系，说明LST与海拔的关系更为密切.     

基于Landsat8的天津地区夏季城市热岛区分布特征研究

为掌握城市热岛区的分布特征以寻求缓解城市热岛效应的可行方法,选取2013年7月24日和8月25日两景Landsat8天津地区遥感影像,采用单窗算法反演地表温度,并在此基础上,利用Senanayake等提出的方法确定夏季城市热岛区,分析热岛区与植被和水体的关系.结果表明:研究区夏季地表温度平均值约为31.5℃,以中温区和较低温区为主;热岛区的地表温度在36℃以上,所占区域为研究区面积的6.12%,且空间分布不均,呈现市区和塘沽中东部2个中心,景观格局呈零星状和组团状,热岛区斑块面积相差较大;结合实例采用空间叠加法分析热岛区与植被和水体的关系,发现热岛区内几乎无植被和水体分布,说明水体和植被对热岛具有缓解作用.     

基于Landsat8影像的鄱阳湖钉螺与环境遥感指标关系研究

鄱阳湖洲滩是典型的湖沼型钉螺孳生地,钉螺分布具有典型的区域性,并与孳生地环境要素密切相关,为探究鄱阳湖洲滩钉螺与环境因子的关系,基于2015年10月螺情数据,结合同期(2015年10月11日)Landsat8遥感影像反演的归一化植被指数(NDVI)、地表湿度(TCW)、地表温度(LST)与鄱阳湖湖底地形(DEM),应用相关性分析和曲线回归分析法研究鄱阳湖湖区螺情与4个遥感环境指标的关系。结果表明:活螺平均密度与NDVI呈正相关,相关系数为0.665(P=0.001,P0.01)与DEM呈负相关,相关系数为-0.62(P=0.004,P0.01);有螺框出现率与NDVI相关系数为0.742(P=0,P0.01)与DEM相关系数为-0.632(P=0.003,P0.01);螺情指标与LST和TCW呈弱相关,且无统计学意义;NDVI指数与螺情指标拟合的二次多项式曲线模型具有统计学意义(R2=0.622,P=0,(P0.001)),能够对湖区洲滩钉螺分布进行预测。     

京津冀城市群热岛强度遥感监测及其城市规模效应分析

本文利用MODIS月度地表温度产品(MOD11C3、MYD11C3)获取2001、2010和2016年京津冀城市群年平均和季平均地表温度数据,并结合夜间灯光数据和土地利用数据估算京津冀城市群各地级市城市热岛强度.分别从年度、季度、月度三个方面分析京津冀城市群各地级市2001—2016年城市热岛情况,并结合城市发展规模对其进行相关分析,以期为京津冀城市群后期城市规划提供参考依据.结果表明:2001—2016年间,京津冀城市群建成区面积扩大明显,且城市规模越大,建成区面积增长越大;京津冀城市群热岛强度与城市规模有关,一二线城市整体热岛强度高于三四线城市.根据京津冀城市群年度数据分析得出,年平均夜间热岛强度高于日间热岛,且二者差异随城市规模扩大而减小;从季度数据可以看出,冬季夜间热岛强于日间热岛,而在夏季日间热岛和夜间热岛的强弱关系则与城市规模有关,城市规模越大,日间和夜间热岛强度之间差异增大;通过分析逐月数据发现,日间热岛呈现出夏季高、冬季低的特点,峰值多在8月份出现,而夜间热岛各月份间无明显变化.     

2007～2016年广西地表温度时空分异规律及其影响因素

以GIS、RS技术为支撑,利用2007-2016年MOD11A2数据,对广西地表温度时空分异规律及其影响因素进行分析。结果表明：(1)广西年均LST值在23.19~23.87℃之间,多年LST均值为23.64℃,2008、2010、2014年较为突出,分别超出多年LST均值0.22℃、0.15℃、0.12℃;LST值月际呈现先上升后下降的趋势;各季节LST值,夏季最高,冬季最低。(2)空间上,LST值呈现出西南高于东北的格局。高温区分布在左江、右江河谷及北部湾沿岸区域,而低温区分布在东北部。(3)不同岩性LST值由小到大为非碳酸盐岩<白云岩石灰岩互层<连续性白云岩<连续性石灰岩<白云岩碎屑岩<石灰岩碎屑岩;各种岩性LST处于中温等级面积比例最高,白云岩碎屑岩的极高温面积比例最大,非碳酸盐岩和白云岩碎屑岩的极低温面积比例较大。(4)不同土地利用类型,建设用地的LST值最高,而水域的最低;水域、草地、林地、耕地的LST较稳定,而建设用地的LST变化剧烈。     

基于Landsat数据的南京市城市热岛效应季节性时空变化研究

为探究南京市热岛效应的季节性变化特征,以Landsat8遥感影像为数据源,采用大气校正模型对南京市2017年份4个不同时间的地表温度进行反演,然后根据反演结果采用均值-标准差法将南京市划分为5个热岛等级.结果表明春冬两季各等级热岛空间分布一致,夏秋两季各热岛空间分布基本相同.春冬两季以冷岛区为主,夏秋两季主要以正常区为主,春冬热岛效应相同,夏秋热岛效应相近.热岛强度指数变化以春夏秋冬为时间顺序呈先增后减的趋势且春冬季热岛强度相同,夏秋两季热岛强度相近,夏季热岛强度达到最大.     

不同土地覆盖类型上地表温度与植被覆盖关系研究——以福州市为例

以ASTER为数据源,提取研究区的地表温度,并从不同土地覆盖类型上分析地表温度与NDVI、植被覆盖度之间的定量关系.结果表明在各土地覆盖类型上地表温度与NDVI、植被覆盖度的线性关系并不明显,而在1%的间隔上平均地表温度与植被覆盖度呈明显线性关系,在0.01间隔上地表温度和NDVI关系呈分段线性关系,利用1%间隔的植被覆盖度更有利于分析地表温度和植被的关系.     

利用Landsat资料的南宁近年来城市热岛效应研究

城市热岛效应是一种由于城市建筑及人们活动导致的热量在城区空间范围内聚集的现象,是城市气候最明显的特征之一。遥感作为监测城市热岛效应的重要手段,具有大面积的同步观测、覆盖范围广且成本低的优势。本文收集南宁市2003年～2016年期间的6期秋季(9月和10月)Landsat5和Landsat8遥感数据,反演得到地表温度。在此基础上计算出地表热岛强度指数和热岛比例指数,得到不同时期南宁市区热岛强度和范围,并对城市热岛状况进行了评估。结果表明:①从西北—东南方向剖面线可以看出,地表温度和NDVI呈相反趋势,市区温度高,城郊温度低;NDVI则相反;②2010年以后的城市热岛效应越来越严重,表现在热岛效应的强度和范围呈现大幅度增加趋势;③2006年前,热岛效应集中在快速环道以内区域,2010年前热岛效应集中在快速环道以内及周边区域,之后城市热岛范围在整个研究区内急剧扩张,并且程度加强;④城市热岛效应的产生和发展与城市化进展密切相关,由于未开发的植被覆盖区转变为建筑物、道路等不透水面,导致NDVI植被退化,这与城市热岛现象在空间上具有很好的对应关系。⑤2016年城市热岛效应评价中"急需缓解"的面积占整个研究区域的0.6%,"需要缓解"占18.6%,"警惕状态"占16.3%,"安全状态"占64.4%。