北京城市热岛效应时空变化遥感分析
城市热岛效应的遥感监测研究
城市热岛效应的遥感监测研究一、引言城市热岛效应是指城市地区在夜间气温上升的现象，是城市化进程中面临的环境问题之一。
众所周知，城市中充满了大量的建筑、车辆和人口等热源，而同时，城市还存在着较多的水泥路面和建筑物表面，它们具有较高的吸热能力和较低的反射率，因此，城市地区在夜间辐射散热能力较弱，温度升高形成了热岛效应。
城市热岛效应不仅对人类的身体健康造成了一定的威胁，而且还对城市的环境、气候和生态系统造成了巨大的影响。
因此，如何准确监测城市热岛效应的形成和发展趋势就成为了一个迫切需要解决的问题。
本文主要介绍利用遥感技术进行城市热岛效应监测的研究现状和方法。
二、城市热岛效应的监测指标城市热岛效应的形成和发展与多种因素有关，如日照、云量、湿度、风向等，因此，进行城市热岛效应的遥感监测需要选择合适的监测指标。
1.地表温度地表温度是城市热岛效应监测最为常用的指标之一。
地表温度是指观测的地表温度，一般使用亮温计、红外线遥感等方法进行监测。
由于城市地表多为水泥、沥青等高反射材料，因此地表温度较高，由此形成的高温区域便构成了城市热岛。
2.植被覆盖率植被覆盖率是反映城市热岛效应的重要指标之一。
城市中的植被覆盖率往往较低，而植被的蒸腾作用可以有效地降低局部的温度，缓解城市热岛效应。
3.热舒适度指数热舒适度指数是用于刻画人体感受热环境的指标，其值取决于空气温度、相对湿度和气流速度等因素。
较高的热舒适度指数往往意味着较强的热不适。
三、城市热岛效应的遥感监测方法随着遥感技术的不断进步，利用遥感技术进行城市热岛效应监测已成为一种有力的手段。
目前，对于城市热岛效应的遥感监测方法主要分为以下几种：1.单波段反演法单波段反演法是基于可见光和红外遥感数据的监测方法，主要利用亮温计测量出地表的温度，再通过热力学原理计算得到区域的热岛强度和范围。
该方法操作简单，但精度较低，仅适用于比较简单的地区。
2.多波段反演法多波段反演法是基于多光谱和高光谱遥感数据的监测方法，可以测量不同光谱波段下的地表温度，精度更高，适合于更为复杂的城市地区监测。
基于遥感的北京市城市化发展与城市热岛效应变化关系研究
收稿日期:2005-10-24基金项目:国家“十五”科技攻关计划项目(2003BA614A -06-04作者简介:王文杰(1970-,男,湖南湘潭人,高级工程师.基于遥感的北京市城市化发展与城市热岛效应变化关系研究王文杰1,2,3,申文明1,2,3,刘晓曼3,张峰3,潘英姿4,5,罗海江3,5(1.中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101; 2.中国科学院研究生院,北京100049; 3.中国环境监测总站,北京100029; 4.中国环境科学研究院,北京100012; 5.北京师范大学地理学与遥感科学学院,北京100875摘要:下垫面改变、大量人为热排放及城市区域本身的温室气体排放是导致城市热岛产生的主要原因,城市规模则决定了城市区域热岛效应的影响规模与强度,进而影响区域空气中污染物的扩散.利用1978年以来不同时段的遥感影像对北京城市用地、绿地、归一化植被指数、城市热岛区面积进行了监测,分析了北京市20余年来城市规模的变化及空间布局特征、城市绿地变化、城市热岛效应及其相关关系,旨在为城市合理布局,改善环境状况提供基本信息.结果表明,北京市20余年来城市热岛区面积增长明显,2000年以来四环内由于绿地面积增长、城市结构日趋合理,城市热岛有减缓的趋势.关键词:遥感;城市化;绿地;归一化植被指数;城市热岛效应;亮温中图分类号:X 82012文献标识码:A 文章编号:1001-6929(200602-0044-05Re search on the Relation of the Urbanization and Urban HeatIsland E ffect Change s in Beijing Ba sed on Remote SensingW ANG Wen 2jie1,2,3,SHE N Wen 2ming1,2,3,LI U X iao 2man 3,ZH ANG Feng 3,PAN Y ing 2zi4,5,LUO Hai 2jiang3,5(1.Institute of G eographic Sciences and Natural Res ources Research ,C AS ,Beijing 100101,China ;2.G raduate University of C AS ,Beijing 100049,China ; 3.China National Environmental M onitoringCenter ,Beijing 100029,China ; 4.Chinese ResearchAcademy of Environmental Sciences ,Beijing 100012,China ; 5.School of G eography ,Beijing N ormal University ,Beijing 100875,China Abstract :The urban heat island is mainly caused by the change of underlying surface ,artificial heat emission and discharge of greenhouse gas.The area and intensity of heat region are affected by the magnitude of the city and ,furtherm ore ,they affect the dispersal of the air pollution.The authors m onitored the characteristic of urban region ,green land ,N DVI and the area of urban heat island in Beijing since 1978based on rem ote sensing using Landsat MSS ΠT M ΠET M +data.The relation between urbanization ,green land ,N DVI and urban heat island effect was analyzed.The result of the fast growth of urban heat island area in the whole city was addressed.The heat island region of inner fourth ring of Beijing was decreased as a result of growth of green land and suitable city structure since 2000.It can provide basic in formation for the plan of urbanization and improvement of environmental quality.K ey w ords :rem ote sensing ;urbanization ;green land ;N DVI ;urban heat island effect ;brightness temperature城市热岛是指城区气温高于郊区的现象,是城市气候最明显的特征之一,反映了城市面积扩大对区域环境的影响.城市热岛形成的因素包括下垫面、人为热和温室气体排放3个方面.城市内部下垫面不透水面积大,降水很快从排水管流失,可供蒸发的水分比郊区少;大量人工构筑物改变了下垫面的热属性,沥青、水泥混凝土等人工构筑物具有较小的热容量和吸热快的特性,在相同的环境条件下,比绿地或其他自然下垫面升温快,因而其表面温度明显高于自然下垫面,形成了城市中以人工构筑物为中心的高温区域.城市中排放的大量人为热、温室气体C O 2等也是形成热岛的一个重要原因.近年来,随着我国城市化进程的加快,特别是大城市区域规模的扩大,城市热岛现象日益明显,直接影响到人们的生产与生活,逐渐成为人们关注的重要环境问题.由于遥感技术具有快速、全方位地获取不同空间分辨率、多光谱信息的特征,已成为对城市热岛效应影响因素的监测与分析的有效手段.如采用气象卫星DMSP ΠO LS 数据分析灯光指数来反映区域城市规模与能量释放强度[1],研究城市化发展与区域植物NPP 以及城市热岛关系[2],利用Landsat T M 数据研究城市空第19卷第2期环境科学研究Research of Environmental SciencesV ol.19,N o.2,2006间热环境[3]等均是成功的案例.笔者以北京市20余年来城市规模扩展为研究对象,利用美国陆地卫星Landsat MSSΠT MΠET M+数据进行城市化发展、城市热岛区(亮温异常区、归一化植被指数(NDVI变化及其相关关系的研究,旨在分析北京市城市化发展、城市空间与城市热岛之间的内在关系.1北京城市空间特征与研究区范围北京市自1978年以来发展速度很快,不仅表现在城市规模、交通网络以及基础设施的建设上,还表现在人们生活水平、在国际上的地位等各个方面.由于快速的城市化发展,北京市的城市环境污染、生态质量等是当今政策部门、国内外关注的重要问题.以2004年4月Landsat ET M+数据提取的主城区为研究范围,不同时段的植被指数、城市热岛效应统计均以该范围来分析,城市化扩展按六环向外缓冲10km范围切割成研究区子区域进行分析.2研究方法211数据源与预处理选择6景1978年以来4月的美国陆地资源卫星(轨道:123Π32无云数据作为主要数据源.影像时相分别为1978年(MSS,1984年(T M,1988年(T M,1996年(T M,2000年(ET M+和2004年(T M;用1996年4月法国SPOT多光谱数据作为城区范围提取的对比数据.Landsat T MΠET M+数据预处理流程是根据美国NAS A提供的波段增益参数[3—4],采用式(1[4]进行不同谱段入瞳辐照度还原(或还原地面反射Π辐射量、大气校正,并进行正射纠正,其他数据直接进行影像校正,投影方式为高斯分带投影,制成供信息提取的标准化产品.Lλ=G res Q cal+B res(1式中,Lλ为谱段入瞳辐亮度;Gres 为增益;Qcal为像元量化灰度级别;Bres为偏移值.212城市化扩展与植被信息提取城区面积按六环外缓冲10km切割的子区域作为分类对象,分类按建筑用地、裸土地、绿地、水域划分.在Erdas Imagine814平台支持下,分类方法采用最大似然分类法(maximum likelihood classification,获得土地利用类型分布.植被指数(NDVI反映研究区绿色植被的长势,绿地面积按NDVI与混合像元关系进行统计.北京市城区植被指数根据2004年4月城区范围作为AOI(area of interest,提取1984年以来的Landsat T MΠET M+研究区信息.植被指数计算采用入瞳辐亮度作为输入变量,具体计算公式为:N DVI=(L B4-L B3Π(L B4+L B3(2式中,LB3,L B4分别为B3,B4谱段的入瞳辐亮度能量值.213城市热岛效应专题信息的生成城市热岛区以城区亮温来反映,Landsat T MΠET M+波段6为热红外谱段,亮温反演可通过下式[5]完成:T=K2ln K1ΠLλ+1-273.15(3式中,T为温度,℃;K1,K2为标定常数.北京市1984年以来的5景Landsat T MΠET M+亮温反演,Lλ根据式(1计算获得,K1,K2参数值见表1.反演亮温受影像接收日期、大气、地表点源排放等因素的影响,反演结果采用地面观测的温度进行订正,标准化后进行比较,并剔除高温点源排放造成的亮温异常值.表1Landsat热红外波段反演常数[4—5] T able1Landsat T MΠET M+thermal band calibration constants 项目K1Π(W・m-2・sr-1・μm-1K2ΠK注:sr为立体角单位,单位名称球面度.3北京城市化发展及绿地变化空间分析311北京城区面积扩展分析通过对北京城区专题图的量算分析(见图1,2表明:北京市城区面积由1978年的326km2增长到2004年的834km2,城区面积增长了近116倍,相当于26年来新建了一个原北京城.从增长的分布格局来看,北京市空间增长呈现为以北京故宫为中心,呈“圆饼式”环形向外扩展,形成以二、三、四环构成的主城区,五、六环为城乡结合部的空间分布特征;此外,沿东西长安街、南北中轴路为轴的东西、南北轴线扩展也初具规模,体现了北京市在城市建设过程中的规划的传统文化思想.从北京市城区扩展速度看,北京城市建设可以分为2个明显不同的阶段,即1996年前相对平缓的增长期和1996年以后快速增长期,从变化斜率分析,后一阶段平均年度扩展速度是前一阶段的3倍,反映出北京城市建设的快速增长.由上述分析可知,20余年来北京市城市化呈现急剧发展的趋势,城市规模不断扩大.随着城市的蔓延和扩展,周边的农田、湿地及其他一些自然植被被建筑物、道路等所取代,使下垫面性质发生了明显的改变.54第2期王文杰等:基于遥感的北京市城市化发展与城市热岛效应变化关系研究图1北京20余年来城市扩展特征Fig.1Urban growth of m ore than twenty years inBeijing图2北京20余年来城市扩展梯度变化Fig.2Urban growth speed of m orethan twenty years in Beijing312城市绿地变化分析绿色植被通过光合作用、植物蒸腾以及叶面的吸附作用等,可以使区域达到净化空气、吸收二氧化碳、阻止气温急剧变化的目的.一个城市区域绿地规划布局合理、覆盖率达到一定标准,可以在一定程度上减缓或阻止城市区域热岛的产生.从北京市城区绿地遥感监测结果来看(见表2,2004年北京市城区绿地面积为37413km 2,占研究区面积的4419%,植被指数高的区域在空间上呈星状、簇状分布(见图3,北部区域密度高于南部区域,植被指数值中等的区域遍布于整个城区.表21984年以来北京市城区绿地遥感监测结果T able 2The green land extracted by RS in urban region of Beijing since 1984 年份城区四环内面积Πkm 2所占比例Π%面积Πkm 2所占比例Π%374.344.9123.240.8注:城区指以2004年提取出的建成区范围,2004年以前各期以该范围进行统计,下同.通过对1984年以来北京市4月的绿地监测结果进行分析发现,城区绿地面积总体呈下降趋势,从图32004年4月北京市N DVI 分布特征Fig.3N DVI distribution of urban regionin Beijing on April ,20041984年的7217%下降到2004年的4419%.究其原因,一方面是城市化扩展,占用周边区域的林地、草地与耕地(注:利用N DVI 进行统计,耕地、草地、林地均在统计之内;另一方面是城市化发展,城区建筑物密度增高,城区内绿地面积减少.从表2可见,2000年以来,绿地面积呈上升趋势,这与北京市近年来加大了城市生态保护,包括绿化隔离带、小区绿化建设强度加大,特别是北京为迎接2008年奥运会,进行森林公园建设、交通干道百米绿色带建设等密切相关.从植被指数(N DVI 统计来看(见表3,1984年以来北京城区N DVI 呈下降趋势,四环内N DVI 均值低于北京市城区均值,反映出四环内植被盖度总体小于城区,城区建筑物密度高于城区均值,这与北京市城市建设的实际情况相吻合.从N DVI 极值分布特征来看,规律基本与均值相似,2000年前,研究区尚存在大量的耕地,特别是菜地等农产品种植基地,使研究区N DVI 极值较高,而同时期的四环内区域则相对较低.表31984年以来北京市城区植被指数结果统计T able 3N DVI characteristic of urban region in Beijing since 19840.520.480.450.360.434北京城市热岛效应的演变及其与城市环境之间的关系411北京市热岛分布及变化特征2004年4月美国陆地资源卫星Landsat 热红外波段亮温反演结果表明:北京市城区外围区域亮温明显高于四环以内的区域,且呈环状向外逐渐升高的空间特征,城区北部、西部区域高于南部区域(见图4.从64环境科学研究第19卷下垫面特征分析,裸露地表、混凝土结构的新建筑群,热容小,容易升温,表现出亮温也高,在北京,北部、西部四环以外的区域属于新兴建筑高度密集的区域,开发强度高,加之绿化有一定的时滞性,因此,在影像上表现出这些区域亮温相对高于其他区域.按统计的面积计算,城区4213%,四环内3118%的区域表现为亮温异常区域,具有明显的城市热岛效应特征.图42004年4月北京市城区亮温分布特征Fig.4Brightness temperature distribution of urban region in Beijing in April ,2004从1984年4月以来不同时段的亮温统计结果来看,北京市城区热岛区(亮温≥25℃的区域面积逐年增加,亮温-面积统计特征呈正态分布与正向偏态分布的规律,即相对高亮温区的面积逐渐增加(见图5.从极值分布来看,1996年以前未出现绝对亮温高于35℃的区域,而1996年后的2个时段的同期均出现此类区域.从城区、四环内对比分析来看(见表4,四环内1996年及以前热岛区面积呈增长的趋势,1996年以后则呈现面积缩小的趋势,反映绿化对城市热岛效应的作用,四环外许多新开发区尚未进行全面绿化,或绿化区域尚未形成对增温阻滞能力,而四环内属于相对成熟的区域,近年来的绿化面积扩大,植被的蒸腾作用减缓了城区的热岛效应.412城市热岛效应与城市环境特征的关系将北京20余年来的植被指数、城区面积、城市热岛及绿地指数进行归一化处理(见图6,以分析城市热岛效应与它们之间的关系.从前述分析可知,北京市城市热岛效应与北京城市化扩展正向相关,总体上北京市20余年来城区热岛区面积持续扩大,从1984年的10317km 2增长到2004年的35214km 2,城市热岛区面积增长了2139倍;城区面积则由1978年的326km 2增长到2004年的834km 2,城区面积增长了近116倍.从空间分布分析,四环以内热岛区面积呈下降的趋势,四环以外的热岛区面积持续增长,说明四环外城市建筑强度仍然很大,混凝土结构、裸露区域所占比例高,地面热容小,容易形成热岛区.图5北京市城区亮温统计特征年际变化Fig.5Brightness temperature characteristic change of urban region in Beijing since 1984表41984年以来北京市城区热岛效应遥感反演结果统计T able 4Urban heat island area statistic extractedby RS in Beijing since 1984年份四环内城区热岛区Πkm2非热岛区Πkm2热岛区所占比例Π%热岛区Πkm2非热岛区Πkm2热岛区所占比例Π%96.0206.031.8352.4481.642.3城市热岛区面积、强度与城区绿地覆盖率、植被覆盖类型、植被生长状况呈负相关.监测结果表明,研究区绿地覆盖率逐年降低,从1984年的7217%下降到2004年的4419%.大面积的原有草地、林地、菜地等被74第2期王文杰等:基于遥感的北京市城市化发展与城市热岛效应变化关系研究图6城市热岛效应与绿地、城市规模等因素之间的关系Fig.6The relation between urban heat island effectand green land and the size of city混凝土结构的道路、建筑群所代替,使城区新增许多热岛区.从四环以内的绿地面积与热岛区面积分析来看,随着城区建设的逐渐完成,绿化区面积扩大以及绿化植物的林冠、草地覆盖率的增大,对热岛具有阻滞作用,因此,这几年来,四环内热岛区的面积有下降之势.相反,在四环以外的一些区域,由于开发强度高,及大片工地的存在,加上新开发区的绿化有一个时滞过程,从总体上看,北京市的热岛区仍呈上升之势.此外,城市热岛区面积大小与城市绿地空间分布也密切相关,均匀、簇状分布相结合,有利于减缓城市热岛的形成.理论上,植被指数与城市热岛区面积是呈负相关的,植被指数反映了监测区域绿色植被的长势.从笔者的研究结果来看,植被指数与热岛区面积确实呈负相关关系,但总体不如与城市绿地面积相关性密切,说明城市区域热岛效应与植被的构成还有相当大的关系,通常为乔木>灌木>草本,木本中阔叶>针叶.因此,合理地部署绿地的结构,有利于热岛效应的减缓.5结论a.自1978年以来,北京市城市规模扩大了116倍,形成了以故宫为中心、二至五环为基本构架的“圆饼”状城市分布格局,并沿着东西长安街、南北中轴线方面轴状发展.从城市扩展速度上看,北京城市建设可分为2个阶段:1996年以前的平缓增长期和1996年以后的快速增长期.b.以2004年提取的城区范围作为1984年以来的城市化发展的研究范围,20余年来城区绿地面积逐渐下降,与北京市城市化发展密切相关,从四环以内的绿地面积及分布来看,2000年以来,四环内的绿地面积比例有所上升,空间分布趋于合理,城市景观质量有明显好转.c.1984年以来,北京市城市热岛面积持续增长,从空间分布来看,2000年以来四环内城市热岛区面积则有所下降;四环外由于高强度的开发,热岛区分布沿环线有逐渐上升的趋势.d.城市化规模与城市热岛呈正相关,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;尽管北京市在四环以外规划了奥林匹克森林公园、朝阳北部绿化带、百米道路绿化带等,由于绿化与混凝土结构建筑建设的时滞关系,城市热岛的减缓还需要相当长的时间.城市区域绿地不足,是造成城市热岛效应的重要原因,因此,进一步加强城市绿地建设,特别是增加生态效应好的绿色植被的建设,有利于进一步降低北京市城市热岛效应的产生.参考文献:[1]Cristina M ilesi,Christopher D E lvidge,Ramakrishna R Nemani,et al.Assessing the im pact of urban land development on net primaryproductivity in the s outheastern United S tates[J].Rem ote Sensing ofEnvironment,2003,86:401—410.[2]Christopher D E lvidge,Baugh K E,K ihm E A,et al.M apping citylights with nighttime data from the DMSP operational line2scan system[J].Photogrammetric Engineering and Rem ote Sensing,1997,63:727—734.[3]陈云浩,李京,李晓兵.城市空间热环境遥感分析格局过程模拟与影响[M].北京:科学出版社,2004.Chen Y unhao,Li Jing,Li X iaobin.The simulation and effect on thepattern and process of urban heat environment by rem ote sensing[M].Beijing:Science Press,2004.[4]G yanesh Chander,Helder D L,M arkham B L,et ndsat25T Mreflective2band radiometric calibration[J].IEEE T ransactions on G eo2science and Rem ote Sensing,2004,42(12:2747—2760.[5]NAS A.Science date users handbook[E BΠO L].http:ΠΠltpw w w.gs fc.-20.(责任编辑:孔欣84环境科学研究第19卷。
北京市气候变化与城市热岛效应研究
北京市气候变化与城市热岛效应研究随着城市化进程的加快，城市面临着越来越迫切的气候变化和环境问题。
北京市作为我国首都和重要的政治、经济、文化中心，无疑是城市气候变化与城市热岛效应研究的一个典型案例。
本文将从北京市的气候变化趋势、城市热岛效应的形成和影响等方面展开讨论。
首先，我们来看北京市的气候变化趋势。
近年来，北京市的气温呈现出明显的上升趋势。
气候数据显示，过去几十年里，北京市的平均气温每十年上升约0.2摄氏度，比全球平均升温速度高出2倍以上。
这种上升趋势主要是由于人类活动产生的温室气体排放，如二氧化碳、甲烷等，加快了地球的温室效应，进而导致了气温的上升。
气候变暖对北京市的环境和生态系统造成了严重的影响，如水资源短缺、生物多样性减少等。
其次，我们来探讨北京市的城市热岛效应的形成和影响。
城市热岛效应是指城市地区相对于周边乡村地区气温较高的现象。
北京市的城市热岛效应在近几十年来日益明显。
城市热岛效应的形成与城市化进程、建筑规模和材料、绿化覆盖率等因素密切相关。
北京市的城市化进程快速，密集的高楼大厦、大规模的道路和人口数量多都是城市热岛效应的重要原因之一。
此外，将大量的建筑材料用于城市建设，如钢铁、混凝土等，使城市接收和释放热量的能力明显增强。
另外，北京市的绿化覆盖率较低也是城市热岛效应加剧的一个重要因素。
这导致了城市中缺乏足够的植被来降低温度，从而加剧了城市热岛效应。
城市热岛效应对北京市的气候和环境产生了诸多负面的影响。
首先，城市热岛效应加剧了气温的升高，使得夏季的高温天气更加难以忍受。
特别是在炎热的夏天，北京市的气温常常比周边地区高出几度，给人们的生活带来了不便和健康问题。
其次，城市热岛效应还加剧了城市的污染程度。
高温天气下，人们需大量使用空调和其他制冷设备，这增加了能源的消耗，进而对环境造成更大的压力。
同时，城市热岛效应还加速了排放物的扩散，导致空气质量恶化。
再者，城市热岛效应还对城市的水资源和生物多样性产生了负面影响。
遥感技术在城市热岛效应监测中的应用
遥感技术在城市热岛效应监测中的应用随着城市化进程的加快，城市面积日益扩大，同时城市发展和人类活动也在不断增加，这导致城市环境问题日益严重，其中城市热岛效应影响最为显著。
城市热岛效应是指城市区域与周边农村或自然环境相比，温度普遍较高，尤其是城市中心地带的温度更高，从而产生的一系列环境问题。
以北京为例，热岛效应时常出现，导致城市热浪和大气污染等严重问题。
为了有效控制城市热岛效应，必须对城市热环境进行监测。
遥感技术是一种非常有效的城市热岛效应监测手段，也是应对城市环境问题的重要工具。
那么，遥感技术在城市热岛效应监测中的应用是怎样的呢？一、遥感技术提供了高分辨率的监测图像遥感技术利用卫星和无人机拍摄的遥感图像，可以提供高分辨率、高空间分辨力和时间序列的数据，从而全面、持续地监测城市环境变化。
通过对遥感图像的处理，可以获取城市热岛效应在空间、时间分布和强度方面的多个参数，如地表温度、表面覆盖和建筑密度等。
这样，在热岛空间范围、热岛强度、温度分布等方面都能够更清晰的反映出城市热岛现象的变化趋势。
二、遥感技术可以监测城市地表温度城市地表温度是反映城市热岛效应最为重要的参数之一，也是遥感监测的重要内容。
卫星和无人机遥感技术能够获取城市地表温度信息，通过不同模型对地表温度进行分析，同时还可以检测出不同地区地表温度的变化情况。
这样，就可以及时监测城市热岛效应的变化趋势和程度，为政府和专家提供科学诊断和分析，制定科学合理的控制措施，进一步保护城市生态环境。
三、遥感技术有助于监测城市绿化覆盖率绿化是缓解城市热岛效应的重要手段，越来越多的城市正在大力发展城市绿化工程，因此对城市绿化覆盖率的监测越来越重视。
利用遥感技术可以高效监测城市绿化覆盖率，在大规模区域的监测中更加优势突出。
不同的遥感数据源（比如Landsat、GF等）都有各自的算法，并配合不同采光几何角度和时空分辨率的处理方法，可以获取不同精度与空间尺度下的城市绿化覆盖度数据。
城市热岛效应的遥感监测及防治对策研究
城市热岛效应的遥感监测及防治对策研究城市热岛效应（Urban Heat Island，简称UHI）是指城市内部温度相对于周围乡村地区更高的现象。
它不仅是城市环境质量问题中的重要组成部分，对人们的生活、社会经济和环境都产生了深远的影响。
本文旨在探讨城市热岛效应的遥感监测及防治对策研究。
一、城市热岛效应的形成机制城市热岛效应是多种因素共同作用的结果，包括地表覆盖类型改变、建筑物的热辐射和建筑热量排放、城市人口密度增加等。
其中，地表覆盖类型改变是影响城市热岛效应形成的主要因素，它会改变能量平衡、影响城市气温和湿度等多个方面。
二、遥感监测城市热岛效应的方法城市热岛效应的监测一直是一个复杂的问题。
传统的监测方法主要是通过气象站点来观测和记录气温和湿度等数据。
但这种方法无法实现对城市微观环境的实时监测。
利用遥感技术监测城市热岛效应，具备实时、高空间分辨率、全面覆盖等优点。
目前常用的遥感监测城市热岛效应的方法主要有以下三种。
1. 利用卫星遥感数据卫星遥感数据是获取全球范围气象信息最主要的手段之一。
通过卫星热红外成像仪可以得到大气、洋面和陆地等表面的热红外图像。
美国国家航空航天局的MODIS（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer）C6产品提供了城市表面温度产品（MOD11C3）。
MODIS遥感数据还可以获取城市表面反照率等信息，补充城市热岛效应的形成机制。
2. 利用无人机遥感数据无人机比卫星更加灵活，对于城市微观环境的监测更加适用。
无人机可以携带多种遥感传感器，例如热红外传感器、高光谱传感器、雷达传感器等，可以实现对城市热岛效应和土地利用的准确探测。
但是，集成系统的无人机技术仍面临多方面的挑战，例如飞行自动化、数据实时处理等。
3. 利用地面观测和无线传感网络城市热岛效应的形成机制是多种因素共同作用的结果，对于低层大气环境变化的研究需要大量的地面观测。
在城市内使用无线传感网络的形式，可以大规模地实现对城市内各种区域的微观观测。
《2024年1981—2020年北京城市热岛效应时空特征及其影响因素分析》范文
《1981—2020年北京城市热岛效应时空特征及其影响因素分析》篇一摘要本文旨在研究北京自1981年至2020年期间城市热岛效应的时空特征及主要影响因素。
通过对卫星遥感数据的分析和气候统计数据的比对，揭示了北京城市热岛效应的变化趋势和空间分布特征，并探讨了影响热岛效应的主要因素。
本文的研究结果对于理解城市气候变化、制定城市规划和应对热岛效应具有重要参考价值。
一、引言北京作为中国的首都，其城市化进程不断加快，随之而来的是日益严重的城市热岛效应问题。
城市热岛效应是指由于城市化进程中大量建筑、道路等人工下垫面的热力性质改变，导致城市区域温度高于周边农村或自然区域的现象。
近年来，对城市热岛效应的研究逐渐成为城市气候研究的热点。
本文选取北京作为研究对象，通过对其1981年至2020年的卫星遥感数据和气候统计数据进行综合分析，旨在探究该市热岛效应的时空特征及影响因素。
二、研究方法与数据来源本研究采用卫星遥感数据和气候统计数据相结合的方法，对北京城市热岛效应进行定量分析。
卫星遥感数据用于获取地表温度信息，而气候统计数据则用于分析气象因素对热岛效应的影响。
数据来源包括近四十年的卫星遥感影像和气象局发布的城市气候观测数据。
三、热岛效应的时空特征（一）时间特征通过对卫星遥感数据的分析，发现北京城市热岛效应在近四十年间呈现上升趋势。
具体而言，从1981年至2020年，城市中心区域的平均地表温度持续升高，尤其在近十年间，增幅明显。
（二）空间特征空间上，热岛效应主要集中于城市中心区域，并向周边逐渐减弱。
随着城市扩张，热岛效应的影响范围也在不断扩大。
不同区域的地表温度差异明显，其中建筑密集、道路交通发达的区域热岛效应更为显著。
四、影响因素分析（一）城市化进程城市化进程中，大量建筑、道路等人工下垫面的热力性质改变是导致热岛效应的主要原因之一。
随着城市人口和建筑密度的增加，地表覆盖物的热传导和辐射特性发生变化，导致城市区域温度升高。
基于遥感和测绘技术的城市热岛效应监测与分析方法
基于遥感和测绘技术的城市热岛效应监测与分析方法城市热岛效应是指在城市地区，由于人类活动和建筑物的存在，导致城市表面温度高于周边非城市地区的现象。
这一现象在城市化进程中越发显著，给城市生态环境、人居舒适度和能源消耗等方面带来了诸多问题。
因此，基于遥感和测绘技术的城市热岛效应监测与分析方法显得尤为重要。
一、遥感技术在城市热岛效应监测中的应用遥感技术是一种通过人造或自然的传感器获取地球表面特征信息的手段。
在城市热岛效应监测中，遥感技术可以帮助获取大范围、高时空分辨率的地表温度数据，进而分析城市热岛效应的变化和空间格局。
首先，遥感技术可以通过使用热红外传感器来获取城市地表温度。
热红外遥感传感器可以测量地表红外辐射，从而得到地表温度数据。
借助遥感技术，可以对整个城市范围的地表温度进行遥感测量，快速获得热岛效应分布的总体格局。
其次，遥感技术还可以通过计算地表温度与空气温度的差异来评估城市热岛效应。
由于城市中建筑物、道路和车辆等导致地表温度升高，因此地表温度与空气温度之间存在明显差异。
通过遥感数据分析，可以定量评估城市热岛效应的严重程度，并辅助制定相应的城市热岛效应治理策略。
最后，遥感技术还可以利用时间序列分析方法，探究城市热岛效应的演变趋势。
通过连续获取城市地表温度的遥感数据，并进行长期统计和分析，可以揭示城市热岛效应的季节性、年际性和长期变化趋势，为城市规划和生态环境建设提供科学依据。
二、测绘技术在城市热岛效应监测中的应用测绘技术是一种获取地球空间信息并加以处理和分析的手段。
在城市热岛效应监测中，测绘技术可以帮助获取更为详细和准确的地表温度数据，进一步分析城市热岛效应的成因和影响因素。
首先，测绘技术可以通过设置气象站点并安装遥感测量设备，实时监测并记录城市各个地区的地表温度。
通过测绘技术获得的地表温度数据更为准确，可以提供更为精细化的城市热岛效应分布格局和变化趋势。
其次，测绘技术可以帮助获取城市地形和建筑物信息，从而更好地理解城市热岛效应的成因。
地理科学专业论文 基于遥感的城市热岛效应研究
西安交通大学毕业设计（论文）基于遥感的城市热岛效应研究学院名称地理与规划学院专业名称地理科学学生学号12345678学生姓名学生姓名指导教师教授姓名助理指导老师老师姓名202X年X月摘要本文利用丰城市2010年landsat5 TM影像数据，运用遥感数据温度反演和监督分类等数据分析手段，综合研究丰城市地面温度分布与城市土地利用类型间的相关性。
得出城市下垫面及人工热源等因素与城市地面热力场分布息息相关，而水体及城市绿化面积对城市热效应有积极缓解作用等结论。
最后将之与北方大城市的城市热岛效应研究情况相比较，总结出南方中小城市的热岛效应的特点，即热岛效应相对较轻，市中心与郊区温差存在但相对较小，河流与植被对其的影响非常显著。
由此可见，丰城市今后的城市规划发展，应直视城市热岛问题，合理布局城市各项工程用地建设，切实践行城市可持续发展所提倡的“生态城市”建设，制定合理的城市发展战略，力求人工环境与自然环境的统一。
关键词：遥感；热岛效应；土地利用；南方中小城市；丰城市AbstractThe Fengcheng City 2010 landsat5 TM image data, using remote sensing data of temperature inversion and supervised classification data analysis method, a comprehensive study of the Fengcheng City ground temperature distribution and urban land use types of correlation. That urban underlying surface and artificial heat sources and urban ground thermal field distribution have closely relation, and water and urban greening area of urban heat effect is positive the alleviation effect conclusion. Finally compared with the big cities of the north of the urban heat island effect research, summed up the characteristics of the urban heat island effect in medium-sized and small cities in the south.The heat island effect is relatively light, downtown and suburban temperature difference exists but is relatively small, rivers and vegetation on the effect is very significant. Thus, Fengcheng City Urban Planning in the future development should be open urban heat island, reasonable layout of urban projects in the construction, cut practice for urban sustainable development advocated by the "ecological city" construction, formulate rational urban development strategy, strive for the unity of the artificial environment and the natural environment.Key words: RS;urban heat effect;land use;Medium-Small-Sized Cities in the Southern China;Fengcheng City第1章绪论1.1 研究意义及背景在全球变暖和高速城市化的大背景下，世界上许多城市都出现了高强度的城市热岛效应，特别是城市局部地区温度居高不下，给城市居住人口的生产生活带来极大影响。