基于TM影像的北京市城市热岛效应及其影响研究

论文摘要

随着城市规模的不断扩大,城市热岛效应已成为当今城市发展面临的一个重要环境问题,给自然环境和人类的生产、生活带来了严重影响,给社会造成巨大的经济损失,城市热岛效应的相关研究对缓解其造成的危害,减少社会经济损失有重要意义。城市热岛效应的影响甚广,植物物候作为落叶阔叶林地区生态系统变动敏感参量之一,城市热岛对其的影响研究具有重要生态意义,可为全球变暖对生态系统的影响研究提供借鉴。本研究基于Landsat TM数据,反演研究区的亮度温度、归一化植被指数(NDVI)和归一化建筑指数(NDBI),利用特征剖面提取的方法对研究区城市热岛效应与植被和建筑的关系进行研究。本文以植物物候期为对象,对城市热岛效应的影响进行研究。采用遥感影像结合地面调查、GIS分析等方法,定量研究北京市城市热岛效应对植物物候期的影响,最终建立城市热岛效应对植物春季物候期(地面实地调查数据)的影响模型。具体研究结论如下：(1)北京市的植物物候期、城市热岛效应、植被指数和建筑指数存在明显的空间差异。(2)城市热岛效应与建筑指数之间存在正相关关系；(3)在夏季,植被的光合、蒸腾等作用能有效的吸收热量,降低温度,城市热岛效应与植被指数之间存在负相关关系；在春季,高温区的植被比低温区的同种植被提前达到积温阈值,物候期提前发生,该区域的植被指数相对较高,城市热岛效应与植被指数之间存在正相关关系；(4)亮度温度与NDVI、亮度温度与NDBI相关性的显著程度均呈现由中心剖面向边缘剖面递减的格局；(5)剖面上亮度温度与NDVI和亮度温度与NDBI相关性的显著程度与下垫面土地利用结构的复杂程度有关。(6)城市热岛效应对植物春季物候期存在显著影响,在建立的影响模型中二者之间的影响系数为0.3165。本文对北京市城市热岛效应与植被和建筑的关系进行了研究,首次定量研究了北京市的城市热岛效应对植物春季物候期的影响,揭示了影响机制,对北京市未来城市规划、绿化建设、经济发展有重要的指导意义。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 研究背景及研究意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 城市热岛效应影响因素及应对机制研究
• 1.2.2 北京市城市热岛效应研究现状
• 1.2.3 城市热岛效应的影响研究
• 1.2.4 研究中存在的问题及展望
• 1.3 本文的研究内容与技术路线
• 1.3.1 本文的研究内容
• 1.3.2 本文的技术路线
• 2 研究区概况
• 2.1 自然环境概况
• 2.1.1 地理位置
• 2.1.2 地质地貌
• 2.1.3 土壤
• 2.1.4 气候
• 2.1.5 水文
• 2.1.6 植被
• 2.2 调查地点概况
• 2.2.1 百花山自然保护区
• 2.2.2 百望山森林公园
• 2.2.3 鹫峰国家森林公园
• 2.2.4 香山
• 3 数据和方法
• 3.1 基础数据
• 3.1.1 遥感数据
• 3.1.2 群落调查数据
• 3.2 研究方法
• 3.2.1 遥感影像预处理
• 3.2.2 归一化植被指数（NDVI）计算
• 3.2.3 归一化建筑指数（NDBI）计算
• 3.2.4 亮度温度计算
• 3.2.5 热岛强度指数计算
• 4 北京市城市热岛效应研究
• 4.1 研究区亮度温度、NDBI和NDVI的提取
• 4.2 亮度温度、NDBI和NDVI平均值变化
• 4.3 亮度温度与植被指数的关系研究
• 4.3.1 亮度温度与NDVI对应关系模型的构建
• b与NDVI）决定系数的变化'>4.3.2 回归方程（T_b与NDVI）决定系数的变化
• b与NDVI）斜率的变化'>4.3.3 回归方程（T_b与NDVI）斜率的变化
• 4.4 亮度温度与建筑指数的关系研究
• 4.4.1 亮度温度与NDBI对应关系模型的构建
• b与NDBI）决定系数的变化'>4.4.2 回归方程（T_b与NDBI）决定系数的变化
• b与NDBI）斜率的变化'>4.4.3 回归方程（T_b与NDBI）斜率的变化
• 5 城市热岛效应对植物物候期的影响研究
• 5.1 遥感数据和地面调查数据的处理
• 5.1.1 NDVI提取
• 5.1.2 热岛强度指数提取
• 5.1.3 群落调查数据预处理
• 5.2 城市热岛效应与NDVI的关系研究
• 5.3 NDVI与样地调查数据的关系研究
• 5.4 城市热岛效应对植物物候期的影响模型建立
• 6 研究结论与讨论
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 致谢