基于单窗算法的汉中市近20年城市热岛效应时空特征

以1994年、2000年、2004年、2009年和2015年5期Landsat TM遥感影像为主要数据,采用单窗算法反演汉中市地表温度,并对地表温度进行归一化处理得到汉中市热岛强度分级图,分析汉中市近20 a热岛效应时空变化特征及其与土地利用类型、植被覆盖度之间的关系。结果表明:1）近20 a汉中市城市热岛效应随时间变化呈“先升后降”的变化趋势,1994-2004年为热岛效应的加速期,2004-2015年为减缓期。2）不同热岛强度的空间分布特征差异明显。1994-2005年强绿岛区和绿岛区主要分布在汉中市北部的山林地区;强热岛区和热岛区主要分布在西南部的中心城区。3）不同热岛强度对应的不同土地利用类型存在差异。强绿岛区和绿岛区主要分布在汉中市北部山区的林地和耕地。正常区主要集中在汉中市近郊的农用地与草地,同时也包含市区周边的零散村镇居民地。热岛区和强热岛区主要分布在中心城区的建筑用地。4）植被覆盖度与城市地表温度呈显著负相关关系,植被覆盖度每增加10%,地表温度平均下降约1.1℃。可见,增加城市植被覆盖度,合理利用城市裸地和布局城市建筑用地,可以缓解城市热岛效应。     

2001～2010年张掖市甘州区土地利用景观格局演变研究

为了解张掖市甘州区土地利用及景观格局时空变化特征,以3期Landsat TM/ETM+遥感影像为数据源,利用RS、GIS技术和景观生态学方法对研究区2001²010年土地利用和景观格局时空变化特征进行了分析研究,结果表明:在20012010年土地利用和景观格局时空变化特征进行了分析研究,结果表明:在2001²007年期间草地和建设用地面积增加,裸地和水体面积减少;在20072007年期间草地和建设用地面积增加,裸地和水体面积减少;在2007²010年期间建设用地急剧增加,增加7.81 hm2,裸地和耕地面积减少。从整个研究期间来看,草地和建设用地面积增加,耕地和裸地面积减少,但耕地和裸地面积减少比重较小。从景观水平上看,景观破碎化程度加剧,景观异质性和景观多样性增加,景观空间连接性逐渐减弱,人类活动对景观生态格局变化造成的影响愈加显著。从类型水平上看,建设用地面积增加,破碎化加剧;水体的自然景观特征增强,水体空间分布结构趋于均衡,裸地的破碎化进一步加剧。     

基于遥感的南京市城市热岛效应时空演变分析

利用基于影像的反演算法,对南京市进行地表温度反演,分析了南京市城市热岛效应的时空演变。结果表明：①南京存在明显热岛效应,市区热岛强度普遍高于郊区1～3级;②自1988年以来,南京城市热岛效应面积增长明显,并出现向城南扩张的趋势;③南京热岛强度空间分布不均匀,新城区成为新的强热岛中心。     

2001～2010年张掖市甘州区土地利用景观格局演变研究

为了解张掖市甘州区土地利用及景观格局时空变化特征,以3期Landsat TM/ETM+遥感影像为数据源,利用RS、GIS技术和景观生态学方法对研究区2001~2010年土地利用和景观格局时空变化特征进行了分析研究,结果表明:在2001~2007年期间草地和建设用地面积增加,裸地和水体面积减少;在2007~2010年期间建设用地急剧增加,增加7.81 hm2,裸地和耕地面积减少。从整个研究期间来看,草地和建设用地面积增加,耕地和裸地面积减少,但耕地和裸地面积减少比重较小。从景观水平上看,景观破碎化程度加剧,景观异质性和景观多样性增加,景观空间连接性逐渐减弱,人类活动对景观生态格局变化造成的影响愈加显著。从类型水平上看,建设用地面积增加,破碎化加剧;水体的自然景观特征增强,水体空间分布结构趋于均衡,裸地的破碎化进一步加剧。     

基于Landsat 8卫星影像的南昌城市热岛效应研究

以2014年10月8日的Landsat 8 OLI/TIRS卫星数据作为主数据源,利用ENVI 5.1软件平台,对南昌市城市热岛效应进行了研究。根据大气校正法反演南昌市地表温度,并对其归一化得到南昌热岛强度分级图。在此基础上,对南昌城市热岛效应与归一化植被指数(NDVI)、改进的归一化水体指数(MNDWI)、裸土指数(BSI)、归一化差值裸地与建筑用地指数(NDBBI)进行统计分析,得到地表温度与4种指数间的定量关系。结果表明:(1)南昌市热岛效应明显,热岛强度由城区中心向近郊、远郊逐渐降低;(2)地表温度与NDVI呈负相关;(3)地表温度与MNDWI呈负相关;(4)地表温度与BSI呈正相关;(5)地表温度与NDBBI呈正相关。由此可知,增加城市植被覆盖率、扩大城市水域,同时合理利用城市裸地和布局城市建筑用地,可以缓解城市热岛效应。     

鞍山市城区热岛效应变化分析

以钢铁工业城市鞍山市为研究样区,利用2001和2006年两个年度的TM卫星影像数据,利用相对亮温作为衡量指标,对其城市热岛状况空间分布和变化进行了数量化分析。结果表明:鞍山市城市热岛的空间分布基本上与其城市建城区的轮廓相一致,主要集中在灵山工业区、鞍钢集团、铁东区、立山区南部,其中西部区的热岛强度明显要高于东部区,极强热岛仅出现在鞍钢集团内部。不同年度的热岛变化表明,热岛面积在增加,5a净增7421.33hm2;但热岛强度却在减弱,其中极强和强热岛面积在减少,而中等热岛和弱热岛面积在增加。另外,整个研究区域内绿岛面积出现了大幅度的减少,5a面积减少达11.67%。     

基于RS与GIS的黄冈市土地利用时空变化分析

以黄冈市为研究区域,利用RS和GIS技术对Landsa5 TM影像进行处理。采用监督分类方法提取了黄冈市2001年和2009年两期土地利用信息,生成土地利用类型转置矩阵,应用单一土地利用动态度和综合土地利用动态度模型分析土地利用类型的时空变化规律,并对黄冈市土地利用的未来时空变化的趋势进行了预测。结果表明,9年间黄冈市耕地、建设用地和其他类型一直处于增长趋势,耕地和建设用地增幅较大,其他类型增幅较小;林地、裸地和水体面积处于下降趋势,其中林地下降最快,其次是裸地,而水体下降较小。黄冈市各土地利用类型总变化面积大小为:其他类型耕地建设用地裸地林地水体沙洲,沙洲、耕地和林地的变化速度快,其他3种类型的变化速度相对较慢;沙洲、裸地和水体的年变化率较大,其中沙洲最大。     

不同土地利用类型的地表亮温变化特征

[目的]研究不同土地利用类型的地表亮温变化规律。[方法]基于2008年的MODIS数据,以长三角为研究区,结合IGBP土地分类体系,计算地表亮温,总结规律,并对原因进行探讨。[结果]不同土地利用类型有其独特的亮温变化。白天亮温大小为草地、建筑用地〉农田、林地和荒地〉湿地和水体;夜间亮温大小为水体、湿地、荒地〉建筑用地、草地〉林地、农田。亮温全年呈现冬低夏高、春增秋减的趋势。夜间亮温更能反映地表热辐射特点。太阳辐射、混合像元、比热容、含水量等是导致不同地类亮温差异的主要原因。[结论]不同土地利用类型的亮温变化特点对于土壤含水量分析、土地利用动态监测等具有重要意义。     

不同土地利用类型的地表亮温变化特征

[目的]研究不同土地利用类型的地表亮温变化规律。[方法]基于2008年的MODIS数据,以长三角为研究区,结合IGBP土地分类体系,计算地表亮温,总结规律,并对原因进行探讨。[结果]不同土地利用类型有其独特的亮温变化。白天亮温大小为草地、建筑用地〉农田、林地和荒地〉湿地和水体;夜间亮温大小为水体、湿地、荒地〉建筑用地、草地〉林地、农田。亮温全年呈现冬低夏高、春增秋减的趋势。夜间亮温更能反映地表热辐射特点。太阳辐射、混合像元、比热容、含水量等是导致不同地类亮温差异的主要原因。[结论]不同土地利用类型的亮温变化特点对于土壤含水量分析、土地利用动态监测等具有重要意义。     

赣江新区热岛效应及土地利用时空变化分析

基于赣江新区2014、2017和2020年三景Landsat-8卫星影像，利用大气校正法反演其地表温度，采用热场变异指数对热岛强度进行分级，并对3个不同时期的土地利用类型进行监督分类和精度评价，分析了赣江新区热岛效应及土地利用时空变化特征。结果表明：（1）赣江新区热岛现象明显且热岛面积在逐步扩大，占比由2014年的19.3%增加到2020年的26.2%，增加最明显的区域是经开组团、临空组团的樵舍镇、永修组团的艾城镇和共青组团的江益镇。（2）3期土地利用类型中面积最大的均为林地，占比分别为45%、50%和40%;2014—2020年这6 a间建设用地和水域面积在增加，耕地和林地面积在减少，土地利用变化程度依次为水域>建设用地>耕地>林地。（3）各土地利用类型地表温度均值的关系依次为建设用地>耕地>林地>水域；由于城镇化的发展，2020年各种土地利用类型的温度为3期中最高。     

合肥市热岛效应时空演变分析

研究城市热岛效应的时空演变特征是缓解热岛效应的基础,已成为当前科学研究的热点问题。合肥市是安徽省省会城市,自改革开放以来,城市热岛效应日趋显著。定量分析合肥市热岛效应的时空演变特征,可以为合理规划城市建设,进一步缓解和控制城市热岛提供科学依据。该文基于landset遥感数据,运用覃志豪单窗算法,反演合肥市地表温度,利用均值-标准差方法进行地表温度区划分热岛区,定性地描述热岛区的扩展方向和程度。结果表明:合肥市存在城市热岛效应,1995—2010年间城市热岛效应不断增强,城市热岛主要集中在老城区以及各辖区中心人口、工业集聚的地区。     

基于GIS的合肥市热环境动态变化研究

伴随城市化进程的不断加快,环境问题日益凸显,其中城市热岛效应尤为明显.利用遥感影像和GIS技术定量反演了2003年和2007年地面亮温以及植被指数NDVI,研究城市热场分布的空间格局以及时空变化规律.研究表明,2003年与2007年合肥市建成区均存在着显著的热岛效应,2个时相的热岛分布特征相似, 2007年建成区热岛现象有减缓趋势,其中高温区与次高温区的面积都分别减少1.8和52.1 km2,较低温区面积增加了142.61 km2;2007年植被覆盖显著增加,高植被区面积(NDVI>0.4)比2003年增加了35.56 km2,无植被覆盖的面积较2003年减少了116.57 km2,地面亮温与植被覆盖存在着负相关.城市扩张,工业区建设是热岛效应的主要驱动力,加大绿化力度,增加植被覆盖是缓解热岛效应的最有效措施.     

基于Landsat遥感数据的城市热岛效应及影响因素——以襄阳市为例

以Landsat 8 TIRS遥感影像为基础数据,运用遥感技术反演襄阳市地表温度,计算热岛效应强度指数,定量分析襄阳市城市热岛效应的时空分布特征及发展趋势,并结合归一化植被指数(NDVI)、归一化建筑指数(NDBI)与地表温度进行相关性分析,探索地表植被分布状况和建筑密度对城市热岛效应的影响。结果表明,襄阳市的城市热岛效应在2014—2017年逐渐增强,热岛扩散范围主要为城市新建开发区及交通网的延伸区域。城市地表温度与归一化植被指数呈明显负相关关系,与归一化建筑指数呈明显正相关关系,且地表温度与归一化植被指数相关性尤为突出。建议在城市发展建设过程中,加强城市绿化投入,合理增加城市植被覆盖度及适度降低城市建筑密度可缓解城市热岛效应。     

基于Landsat 8卫星影像的南昌城市热岛效应研究

以2014年10月8日的Landsat 8 OLI/TIRS卫星数据作为主数据源,利用ENVI 5.1软件平台,对南昌市城市热岛效应进行了研究。根据大气校正法反演南昌市地表温度,并对其归一化得到南昌热岛强度分级图。在此基础上,对南昌城市热岛效应与归一化植被指数(NDVI)、改进的归一化水体指数(MNDWI)、裸土指数(BSI)、归一化差值裸地与建筑用地指数(NDBBI)进行统计分析,得到地表温度与4种指数间的定量关系。结果表明:(1)南昌市热岛效应明显,热岛强度由城区中心向近郊、远郊逐渐降低;(2)地表温度与NDVI呈负相关;(3)地表温度与MNDWI呈负相关;(4)地表温度与BSI呈正相关;(5)地表温度与NDBBI呈正相关。由此可知,增加城市植被覆盖率、扩大城市水域,同时合理利用城市裸地和布局城市建筑用地,可以缓解城市热岛效应。     

1992—2021年贵阳市土地利用变化规律及成因分析

土地利用变化是人类与自然相互作用的重要表征,反映了该地区人类活动的时空动态过程。研究土地利用变化规律及其成因,可为合理利用土地资源、保护生态环境等提供依据。基于杨杰和黄昕教授建立的中国年度土地覆盖数据集,对1992—2021年贵州省贵阳市土地利用变化进行全面分析,揭示贵阳市土地利用的时空特征,分析其变化的主要原因。结果表明：前期（1992—2000年）,贵阳市农田、不透水面、草原、水域面积呈增加趋势,森林、灌木区、裸地面积呈减少趋势;中期（2001—2010年）,贵阳市农田开始减少,森林、草原、裸地、不透水面面积呈增加趋势;后期（2011—2021年）,贵阳市农田、灌木区面积呈加速减少趋势,森林、草原、不透水面面积呈增加趋势。政策调控、经济驱动与自然环境是导致贵阳市土地利用时空上发生变化的主要原因。     

基于Landsat8卫星影像的地表温度反演及福州春季城市热岛效应分析

为研究福州春季城市热岛空间分布特征,利用2018年3月11日Landsat8卫星影像,运用辐射传导方程法和普适性单通道算法对研究区进行地表温度反演,采用地面气象监测站实测的气温对2种方法的反演精度进行比较,并统计分析不同行政区地表温度等级特征。结果表明,这2种方法反演的地表温度的空间分布特征基本一致,辐射传导方程法精度优于普适性单通道算法。福州存在明显的城市热岛现象,高温区及次高温区为城市热岛效应影响区域,该区域为老城区及城市扩张的城市建设区,其中高温区主要分布于福州滨海新城、闽侯县(上街镇、南屿镇、南通镇)和仓山区等新近开发建设的建筑物密集区和裸地区域,低温和次低温区主要分布于森林和水体。为缓解城市热岛现象,城市开发建设中应保持一定面积的绿地和水体。     

下垫面覆盖类型变化对城市热岛的影响

目的快速发展的城市化进程改变了下垫面的性质和结构,从而影响了城市的热量平衡,导致城市热岛效应蔓延。研究城市下垫面变化及其对城市热岛的影响,对缓解城市热环境、减少社会经济损失有重要意义。方法本文利用2002—2017年北京市朝阳区Landsat系列遥感影像计算研究区域归一化植被指数（NDVI）变化,并基于大气校正法利用Landsat热红外波段进行地表温度（LST）反演,进一步对所获地表温度进行归一化处理;同时利用2002—2017年北京市朝阳区谷歌全色卫星影像,基于DeepLabv3 + 网络利用深度学习对朝阳区下垫面分类并分析其动态变化。结果（1）朝阳区15年间平均地表温度呈上升趋势,城市热岛逐年加剧;至2017年,区内不再存在单一热岛中心,而转为复杂的镶嵌式结构、多中心分布。（2）15年间不透水面面积共减少71.02 km2,降幅20.98%;水域面积共减少2.53 km2,降幅24.12%;植被面积共增加73.54 km2,增幅56.57%。（3）对地表温度与下垫面类型动态变化相关性进行分析表明,地表温度与不透水面面积呈正相关,与植被面积呈负相关关系。（4）从总量来看,2012—2017年朝阳区与城市热岛效应成负相关关系的植被与水域面积总量增加明显,但城市热岛效应不降反增。结论植被和水域对城市热岛效应的缓解作用在用地强度、建筑密度和人类活动不断增长的前提下逐渐变得有限。在现有城市发展模式下,朝阳区地表温度将继续上升,城市热岛进一步加剧。      

下垫面覆盖类型变化对城市热岛的影响——以北京市朝阳区为例

【目的】快速发展的城市化进程改变了下垫面的性质和结构,从而影响了城市的热量平衡,导致城市热岛效应蔓延。研究城市下垫面变化及其对城市热岛的影响,对缓解城市热环境、减少社会经济损失有重要意义。【方法】本文利用2002—2017年北京市朝阳区Landsat系列遥感影像计算研究区域归一化植被指数(NDVI)变化,并基于大气校正法利用Landsat热红外波段进行地表温度(LST)反演,进一步对所获地表温度进行归一化处理;同时利用2002—2017年北京市朝阳区谷歌全色卫星影像,基于DeepLabv3+网络利用深度学习对朝阳区下垫面分类并分析其动态变化。【结果】(1)朝阳区15年间平均地表温度呈上升趋势,城市热岛逐年加剧;至2017年,区内不再存在单一热岛中心,而转为复杂的镶嵌式结构、多中心分布。(2)15年间不透水面面积共减少71.02 km2,降幅20.98%;水域面积共减少2.53 km2,降幅24.12%;植被面积共增加73.54 km2,增幅56.57%。(3)对地表温度与下垫面类型动态变化相关性进行分析表明,地表温度与不透水面面积呈正相关,与植被面积呈负相关关系。(4)从总量来看,2012—2017年朝阳区与城市热岛效应成负相关关系的植被与水域面积总量增加明显,但城市热岛效应不降反增。【结论】植被和水域对城市热岛效应的缓解作用在用地强度、建筑密度和人类活动不断增长的前提下逐渐变得有限。在现有城市发展模式下,朝阳区地表温度将继续上升,城市热岛进一步加剧。     

大伙房水库上游流域土地利用变化及地形梯度效应分析

为揭示大伙房水库上游流域的土地利用空间变化在地形差异上的转变过程,探讨流域内自然和人文等因素在土地利用空间变化中的作用,以大伙房水库上游流域的1987,2002和2015年3期Landsat TM/OLI遥感影像和DEM数据为数据源,分别进行土地利用分类、构建土地利用变化图谱和计算地形位指数并进行梯度分级,分析研究区土地利用变化情况以及利用分布指数,分析各土地利用类型和土地利用变化图谱类型的地形梯度效应,探讨地形因子对土地利用变化的影响。结果表明:研究区内主要土地利用类型为林地和农田,林地主要分布在中、高地形梯度,而农田、建设用地和水体主要分布在低地形梯度,草地主要分布在低、中地形梯度。1987～2015年间林地和草地面积减少,农田、建设用地、矿体面积增加;土地利用变化图谱以稳定型为主,占总研究区面积的65.56%,其中稳定型在中高和高地形位梯度占优势,且以中高地形位上的林地稳定不变为主要类型,占稳定型图谱的78.46%;前期变化型、后期变化型、反复变化型和连续变化型的优势区段均在低、中地形位梯度上,各变化图谱中均以中、低地形梯度上的林地和农田的互相转化为主要变化类型,且1987～2015年间农田有从低向较高地形较梯度推进的趋势。土地利用变化及其地形梯度分布特征是自然因素、社会经济因素和政策因素共同作用的结果。目前研究区土地利用空间变化整体较为稳定并趋于合理,但仍存在不合理的毁林开荒和侵占农田的现象,需要加强土地利用的科学规划和合理布局。     

长江经济带中部大都市气候变化与土地利用响应——以武汉市为例

采用单窗算法、监督分类法及Logistic回归模型,以长江经济带典型大都市武汉为研究区,对其1996—2016年热岛效应的时空演变特征及其与土地利用类型和不同建设用地类型间的关系进行了定量研究。结果表明:1)从时间序列看,武汉热岛面积和强度有随时间逐步增加的趋势;从空间分布格局上看,武汉热岛逐渐向中心城区集聚并沿中心城区向四周扩散。2)建设用地分布与热岛分布具有一致性。建设用地扩张可明显导致热岛效应加剧,而绿地和水体对热岛效应具有明显的缓解作用。3)交通运输用地对热岛效应增加贡献最为明显,工矿仓储和公共管理与公共服务用地也可导致热岛效应的增强;住宅、商服用地未表现出明显的增强作用。因此,为缓解城市热岛效应,在宏观上,要保障一定数量比例的城市绿地以减缓温度攀升;在微观上,城市规划要合理布置各类型的建设用地,建设点片状小绿地、口袋公园。