基于遥感的银川市城区热环境及其影响因素的时空演变特征

为掌握银川市城区热环境及其影响因素的时空变化特征,以4期Landsat遥感数据为基础,反演地表温度,采用热岛比例指数、贡献度指数和像元二分模型分析28 a间区域热环境、土地利用和植被的空间分布及其时空演变特征,探讨了地表温度变化及其影响因素的响应关系。研究表明:(1) 28 a间,城市热岛比例指数(URI)整体呈上升趋势,热环境呈现出西部地表温度整体高于东部的特征,热岛区域逐渐集中分布于城市建成区。(2)研究区明显升温面积占比为7.38%,而明显降温区域比例仅为1.47%,总体上热环境呈升温趋势。(3) 4个年份的未利用土地和草地面积逐年减少,而城乡工矿居民用地面积逐年增加且保持较高增长速度,耕地、水域、城乡工矿居民用地和未利用土地对城区热环境贡献较大。(4)植被覆盖度表现出东部相对较高、西部较低的特点,28年间研究区植被覆盖度较高且整体呈现减小趋势,4个年份的地表温度与植被覆盖度呈负相关关系。银川市城区热环境变化与土地利用类型和植被覆盖度关系密切,各土地利用类型对热环境贡献度表现出差异性,植被覆盖度与其呈负相关。     

基于马尔科夫模型的郑州市城市热岛效应分析及预测

基于4期TM遥感影像数据对郑州市热环境的空间动态变化过程进行了分析,并应用马尔科夫模型预测了郑州市未来9年的热环境发展趋势。结果表明:2000—2013年,郑州市热岛效应随着城市发展方向的移动,四环以内的热岛类型正趋于恶化,三环内热岛类型由次低温区、中温区向高温区转移,三环至四环区域内,热岛类型由次低温区向中温区转移,四环以外东南部受到工厂外迁引起的地表温度升高,其余大部仍处于次低温区。未来9年,在现有人为因素干扰的情况下,郑州市四环内的热岛效应可能会加剧,截至2022年,低温区、次低温区、中温区、高温区、超高温区的热岛类型面积比例分别为0.41%,21.01%,68.96%,9.19%,0.38%。植被减少及建筑物增多是热岛效应增强的主要原因,植被以及水域具有很好的“冷岛”效应,对城市热岛效应具有明显的消减作用。     

基于Landsat 8卫星影像和地表参数的宿州市城市热岛效应分析

以2013年4月28日的Landsat8影像为数据源,以安徽省宿州市为研究对象,以ENVI 5.1遥感软件为平台,分别提取宿州市土壤调节植被指数、改进的归一化水体指数、增强型裸土指数和增强的指数型建筑用地指数,然后利用单窗算法对热红外波段(第10波段)影像进行热辐射亮度和地表亮度温度反演,将地表亮度温度归一化处理(值在0~1之间),采用等差级数把宿州市城市热岛效应分为强绿岛区(0~0.2)、绿岛区(0.2~0.4)、正常区(0.4~0.6)、热岛区(0.6~0.8)和强热岛区(0.8~1.0)。在此基础上对城市热岛效应与土壤调节植被指数、改进的归一化水体指数、增强型裸土指数和增强的指数型建筑用地指数进行分析,找出地表亮度温度和这些地表参数间的定量关系。研究结果表明:(1)宿州市建成区的地表亮度温度比相邻郊区高,城市热岛效应显著;(2)城市热岛效应与土壤调节植被指数(SAVI)呈负相关;(3)城市热岛效应与增强型裸土指数(EBSI)呈正相关;(4)城市热岛效应与改进的归一化水体指数(MNDWI)呈负相关,适度增加水体面积对抑制城市热岛效应具有一定的积极作用;(5)城市热岛效应与增强的指数型建筑用地指数(EIBI)呈正相关。     

渭干河—库车河三角洲绿洲地表温度时空变化特征研究

采用单窗算法,利用1989年和2011年两期Landsat数据对渭干河—库车河三角洲绿洲的地表温度进行反演,并与实时陆面地表温度进行对比检验,其反演精确度分别为94.9%和95.9%。在此基础上,分析了不同时期渭干河—库车河三角洲绿洲地表温度分布格局,并将反演的地表温度划分为6个等级:低温区9.9~13.9℃,次低温区13.9~19.9℃,中温区19.9~25.9℃,次高温区25.9~31.9℃,高温区31.9~37.9℃和极高温区37.9~41.9℃。通过两期图像的反演可以得出:（1）从时间尺度上来看:1989年的温度低于2011年,比2011年多一个低温区;2011年比1989年多出高温区和极高温区两个温度段,1989年和2011年的最低温和最高温的温度差分别为5.13℃和13.51℃;（2）从空间尺度上来看,各温度区间的分布范围发生了巨大变化;（3）由于戈壁、沙漠在日照下增温比绿洲快得多,因此,绿洲的温度基本符合中心低,四周高的“冷岛”现象。此研究对进一步理解渭干河—库车河土壤—植被—大气系统能量交换状况具有重要意义。     

江苏省褐飞虱迁入量的中长期预测模型

根据1983-2010年江苏省褐飞虱灯诱资料及1982-2010年全球海温场资料和美国国家环境预测中心（NCEP）气象再分析资料,对江苏稻区代表站高邮、通州和宜兴的褐飞虱迁入量与前一年1月-当年6月太平洋海温场、前一年12月-当年6月中南半岛近地表气温场和前一年7月-当年6月北半球大气环流特征量的相关关系进行分析,并运用逐步回归方法建立一系列褐飞虱年总迁入量的预测预报方程。结果表明：（1）高邮、通州和宜兴3站的褐飞虱迁入量在不同时空阈限内与太平洋海温场、中南半岛气温场和北半球大气环流特征量之间存在不同程度的相关性。3站褐飞虱迁入量的对数值与前一年海温场呈负相关,其中与通州和宜兴站褐飞虱迁入量对数值相关显著的海温区主要分布在北、中太平洋,高邮站则在南太平洋;高邮站褐飞虱迁入量的对数值与前一年12月和当年4月中南半岛西南部的近地表气温场呈正相关,通州站与前一年12月和当年2、3月中南半岛北部的近地表气温场呈负相关,宜兴站与当年1、3月中南半岛西南部的近地表气温场呈正相关、与当年4月中南半岛大部的近地表气温场呈负相关;3站褐飞虱迁入量的对数值主要与前一年7月-当年6月的各副高指数、各极涡指数、大西洋欧洲环流型、亚洲纬向环流指数、东亚槽强度、冷空气强度、西太平洋编号台风强度、南方涛动指数等相关显著。（2）从上述海温场、气温场和环流特征量中筛选出显著相关（P<0.05）的因子作为预测因子,建立褐飞虱年迁入量的预测模型,并筛选出回检正确率70%以上、预检正确率66.7%以上模型17个,适用性评估表明,各模型的预报结果与实测值基本吻合,表明模型可应用于单站褐飞虱年迁入量的预测。     

城市热岛的遥感监测方法及应用

随着城市规模的迅速扩大,城市热岛效应愈发明显。遥感技术提供的大范围地表温度空间变化信息,非常适用于分析不同空间分辨率下的城市热场空间分布特征。城市热岛的遥感监测方法主要有基于温度、基于植被指数、基于热力景观的方法。利用遥感技术监测城市热岛效应,目前比较侧重热岛范围与强度的监测,而对于缓解城市热岛的方法和途径的研究还比较薄弱,应当利用遥感资料与技术对此加强研究。     

乔木绿化减缓城市热岛效应初探

根据2004年、2006年经RS和GIS处理而得到的重庆市主城核心区下垫面温度分级的热力分布图即热岛图,选择典型区域,调查乔木疏密度,分析热岛效应与乔木疏密度的关系,量化了乔木疏密度减缓城市热岛效应的指标,提出了绿化缓解城市热岛的建议及措施。     

基于遥感的西安市热力景观格局演变

基于1992—2013年3期Landsat系列遥感影像,反演出了西安市的地表温度,采用温度归一化分级方法对地表温度进行等级划分,并引入景观生态学中景观格局的研究方法,通过热力景观指数分析,对西安市热力景观格局及其演变特征进行了探讨。结果表明:1992—2013年西安市的热岛效应逐年增强,热力景观格局呈现出较大的时空差异。20多年来,热力景观从以次中温区为优势斑块连片分布的空间格局,转变为以次高温区、中温区等多种热力斑块镶嵌散布的空间格局,热力景观的破碎化程度不断提高,各热力斑块分配的均匀度、景观格局的丰富度和复杂度均稳步增加,人类活动对热环境的扰动持续而稳定。     

1990-2010年青岛地区热环境与土地利用变化的时空关系

[目的]揭示青岛地区热环境与土地利用变化的时空关系,为青岛市环境规划与管理提供依据。[方法]利用Landsat TM/ETM+数据反演青岛地区的地表温度,解译出土地利用类型,比较不同土地利用类型的温度均值及标准差,计算热环境影响指数,分析GIS重心轨迹。[结果]1990—2010年,城乡、工矿、居民用地和未利用土地的地表温度最高,水域最低;耕地的热效应贡献度最大;未利用土地和城乡、工矿、居民用地温度超过平均温度的地块较多;耕地类型中高于平均温度的地块占区域总面积的比重较大;城乡、工矿、居民用地中高于平均温度的地块占区域总面积的比重随时间明显增大;1990—2010年热岛重心一直向东北方向迁移,其中2000—2010年热岛重心迁移方向与城市重心迁移方向一致。[结论]青岛地区热环境与土地利用变化具有密切的关系,城市扩展逐渐成为热岛效应形成的主要原因。     

安徽省中季稻生育期高温热害发生规律分析

根据安徽省1961-2013年常规气象资料和1980-2011年中稻产量资料,采用数理统计、Morlet小波分析和ArcGIS的空间分析功能,对安徽省各等级高温热害发生时间分布、年际变化、周期性及空间分布规律进行分析。结果表明：（1）1961-2013年,安徽省中季稻生育期高温热害发生频次较高的时段主要集中在7月中、下旬和8月上旬,尤以8月上旬最高,轻、中、重级高温热害平均2.15a、3.81a、4.69a发生1次,且轻度热害发生次数最多;（2）53a来安徽中稻生育期内各级别高温热害发生频次均呈先减少后增加的趋势,其中80年代发生频次最少;（3）各级别高温热害发生次数均有显著的周期性震荡规律,存在48a、28a、12a的变化周期;（4）各级别高温热害发生频次空间分布总体呈南部偏多,并由西南部向周围递减的趋势,尤以安庆最为严重;（5）安徽中稻产量与高温热害频次的相关性并不显著。     

基于Landsat TM/ETM的银川市热岛效应时空变化研究

应用1999年、2006年和2011年3期Landast TM/ETM 数据的热红外波段数据反演银川市地表亮温,并对绝对亮温值进行归一化处理得到相对亮温。结果表明,1999—2011年,银川市热岛范围逐步扩大,强度逐渐增加,其中金凤区热岛效应不断加剧,西夏区和兴庆区的热岛效应从无到有,从弱到强变化十分明显。从空间分布来看,热岛效应主要发生在西夏区的工业区,金凤区的经济开发区和兴庆区的商业区。热岛现象产生的原因主要是工业发展变化、道路建设和建成区面积增加等。     

基于TM的城市热岛效应研究及其应用探讨——以许昌市为例

通过利用多期的TM数据定量反演晴空状态下许昌市地表温度、归一化植被指数,分析了地表温度空间分布状况以及地表温度分布和归一化植被指数之间的定量关系。发现城市化规模与城市热岛成正相关,城市热岛与绿地面积、绿地空间分布、绿地的构成以及长势呈负相关;老城区植被覆盖度较低,城区建筑集中,空气流动缓慢是造成城市热岛效应的重要原因。郑许推进区由于工厂企业较多,增温现象明显,热岛效应显著。东城区在大力开发居民小区的同时,注重绿化建设,增温现象不明显,城市生态环境较好。因此,在以后的城市规划建设中,老城区和郑许推进区的规划建设应该借鉴东城区规划建设的经验,加强城市绿地建设,提高植被覆盖度,注意城市建筑的层次分布,预留城市空气流通带,提高空气流动速度,有利于缓解城市热岛效应;对于改善城市生态环境质量,提高城市宜居环境,增强许昌城市综合评价的竞争力,有着不可低估的作用。     

基于GIS与RS的长春市热岛效应研究

基于Aster影像数据定量反演晴空状态下长春市城市亮度温度,提出了治理对策。研究表明,长春市热岛效应显著,热岛中心主要分布在宽城区南部、二道区北部和绿园区西南部。通过提高热源能源利用率、减少热量排放、提高城市绿化率和改善下垫面性质等方法可以有效缓解城市热岛效应。     

2005-2014年重庆石漠化地区NDVI的时空变化及其与气候因子相关性分析

为了了解重庆石漠化地区植被恢复以及生态环境治理状况,选取重庆石漠化地区归一化植被指数(NDVI)及气象数据,利用趋势分析、变异系数分析以及偏相关分析等方法,重点探讨了重庆石漠化地区2005-2014年NDVI的时空变化特征,并分析了NDVI变化与气候因子之间的相关性。结果表明:(1)重庆石漠化地区NDVI年际变化总体上呈增加趋势,增加速率为0.08/10 a,其中渝东北地区增长速率相对较高,达0.09/10 a,而NDVI季节变化存在一定差异性,春季增长最为显著,主要分布于渝东北、渝中和渝西地区;(2)渝东北石漠化地区NDVI呈增加趋势的区域范围较大,这对于三峡库区生态环境改善以及水土保持起着至关重要的作用;渝东南、渝中和渝西石漠化地区NDVI整体保持不变,而NDVI呈减小趋势的区域主要分布于乌江流域;(3)重庆石漠化地区2005-2014年NDVI变异系数相对较低,以稳定为主;(4)重庆石漠化地区降水和气温分别与NDVI之间正相关性都大于负相关性。总体上降水量的增加一定程度促进了三峡库区植被的生长,而温度的降低一定程度上抑制了乌江流域植被的生长。     

基于Landsat TM的重庆都市区地表热环境时空变化研究

随着城市化进程的加快、经济的高速发展,城市结构相应发生了一系列的改变,对城市的生态环境也产生了巨大的影响,城市热岛效应问题尤为突出。文章选取重庆都市区为研究对象,以Landsat-TM1988,2000和2011年三期夏季遥感影像为数据源,基于RS和GIS,采用单窗口算法对地表温度进行反演,并对城市地表温度的时空变化、热中心以及城市建设用地重心迁移进行分析,探讨城市地表热环境与城市扩张及下垫面的响应关系。研究结果表明:1988—2011年,研究区地表温度在空间上的分布存在明显差异性,区域温度整体有所上升,热环境问题日益严重;热中心与建设用地重心两者地迁移具有高度一致性;热环境效应强度与建设用地的分布情况大致呈正相关,与植被或水域的分布情况呈负相关。研究结果可为采取合理措施改善城市地表热环境效应、优化城市生态环境提供参考。     

大型山地城市建设用地空间扩展及地形分异

近年来,我国城市化进程已经进入加速发展阶段,城市建设用地日益紧张,对山地城市来讲,建设用地的供需矛盾尤为突出。以城市建设用地扩张的地形梯度变化为切入点,运用重庆市主城区2001年、2007年和2014年的遥感影像数据,通过混合像元分解提取建设用地。通过计算建设用地的分形维数、紧凑度指数和放射状指数分析了主城区城市建设用地扩张水平方向的形态变化特征;结合区域的高程、地形起伏度,分析了建设用地的地形分异特征。结果表明:城市规模扩展迅速,建设用地数量从2001年的237.62 km²增加到2014年的818.85 km²;综合分形维数指数、城市紧凑度指数、放射状指数来看,城市扩展从2001—2007年的紧凑型扩展发展转变成2007—2014年的外延扩展;主城区建设用地的扩展呈从低高程区的增长达到饱和状态向高程较高的区域发展的态势;从起伏度分析来看,建设用地无法向起伏度较大的区域大规模扩展。     

城市化进程中县域土地利用类型的转移特征及其对热环境的影响

[目的]评估城市化过程中土地利用类型的转移特征及其对热环境的影响,为优化土地利用格局和低碳背景下区域发展和管理提供科学依据。[方法]以浙江省海盐市为例,基于4期Landsat卫星影像,解译土地利用类型并反演地表温度,通过县域土地利用转移矩阵和热效应贡献度指数,分析城市热岛的时空分布及土地利用类型转移特征对热环境造成的影响。[结果] 2007—2017年10 a间,海盐县中心城区的建成区明显扩张,土地利用类型格局变化显著,土地利用动态度达42.3%。城市用地面积显著增加,转入比率达44.1%,主要由植被与道路转入;植被覆盖面积明显减少,转出比率达51.2%,主要转移为城市用地和道路。城市高温区分布从聚集的岛状逐渐分散化,向建成区边缘转移。城市用地的热贡献度最大,伴随着其面积的增加,其热贡献度从2007年的59.6%上升到2017年的87.5%。[结论]城市用地是影响海盐县中心城区热环境的决定性因素,城市化进程中,合理有效地规划和控制建成区的扩展,是减缓热岛效应的重要措施。     

哈尔滨市城市边缘区建设用地时空扩展过程分析

基于1976,1989,2001和2007年遥感影像资料,利用人机交互解译方法提取了哈尔滨市城市边缘区建设用地分布信息,借助地理信息系统技术的统计分析功能和空间分析功能,分析了哈尔滨城市边缘区建设用地扩展的数量特征和空间变异特征.结果表明,1976-2007年的31 a间,哈尔滨市边缘区城市建设用地面积持续增加,其中2001-2007年间的城市扩展规模和速度最大;从建设用地的景观格局特征来看,1976-2001年以斑块数增加,紧凑度减小的分散扩展为主,2001年后以斑块数减少,紧凑度增大的扩展模式为主;哈尔滨市城市边缘区建设用地扩展具有明显的空间分异特征,这种特征表现在不同时段城市建设用地扩展的方向不同.