基于遥感监测的杭州市土地利用动态变化及其温度效应

论文摘要

本研究利用杭州市1986年7月25日,1998年8月11日和2008年7月5日三个时相的Landsat5 TM数据在遥感和地理信息系统软件的支持下,以土地利用类型（LUT）分类、地表温度（LST）的遥感定量反演为基础,对杭州市土地利用变化、地表温度时空分布特征以及土地利用类型及归一化植被指数（NDVI）与地表温度的关系进行研究。试图揭示22年间杭州市土地利用和地表温度变化的动态,为城市规划和热环境改善提供理论依据和决策参考。土地利用类型的变化幅度和绝对量以耕地和建设用地最大,耕地从研究期初（1986年）的142,832公顷减少到期末（2008年）的85,505公顷,占总面积的比例由42.67%下降到25.55%;建设用地由期初的38,597公顷增加到87,172公顷,占土地总面积的比例由11.53%上升到26.04%;绿地及其它用地的面积变化表现为快速增加的趋势,从期初的20,102公顷增加到期末的46,194公顷,面积比例从6.01%提高到13.80%,这表明其作为农业用地（林地、耕地等）和建设用地的中间类型（主要包括生产绿地、防护绿地以及未利用的灌草地等）,与快速城市化过程中建设用地的变化趋势一致。本研究以土地利用动态度、开发度和耗减度来表征土地利用类型变化的时空分异。在19862008年间,林地、耕地、园地动态度分别为-0.28%、-1.82%和-3.51%,建设用地和绿地及其它用地的动态度分别为5.72%和5.9%;建设用地和绿地及其它开发度较高分别是7.73%和9.37%;林地、耕地和园地的开发度分别为:0.83%、0.96%和0.68%;在耗减度指数中,园地和绿地及其它最高达到了4.19%和4.55%。从空间上来看,在1986-1998年间土地利用类型的变化主要集中在西湖区、上城区、下城区、拱墅区的外围;在1998-2008年间则主要集中在余杭区、江干区、滨江区和萧山区,表现为建设用地的扩张和耕地的减少,而老城区则主要表现为绿地及其它用地的变化以及水体面积的减少。地表温度的变化特征主要表现为低温区和次中温区面积的减少以及中温区、次高温区、高温区面积的增加。从热岛比例指数（URI）来看,西湖区由1986年的0.04上升到2008年的0.11,增加了约3倍,是所有城区中变化幅度最小的;在2008年下城区、上城区最高达到0.58和0.48,但与1986年份相比变化不大;拱墅区、江干区、滨江区居中分别达到0.37、0.33和0.33,与1986年底变化幅度较大;余杭区和萧山区的热岛比例指数在2008年达到了0.15和0.20,与1986年相比分别增加了15倍和20倍,是变化幅度最大的城区。不同土地利用类型的地表温度平均值表现为林地及水体处于低温及次低温区;而建设用地和绿地及其它则处于次高温区和高温区;耕地和园地除后者在1986年略低于林地外,其它两个年份位于中间水平。地表温度与NDVI的关系表现为反向的趋势,即随着土地利用类型的改变NDVI数值减小而地表温度升高。综上所述土地利用类型的变化与城市化趋势一致。由于土地利用类型和NDVI的空间分异,引起地表温度的在空间上的分布变化,总体的变化趋势为:随着建设用地增加和耕地减少,高温区面积增加,低温区面积减少。土地利用类型镶嵌格局的破碎化加剧了城市热场环境的复杂性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景与意义
• 1.1.1 城市化过程及其生态环境效应
• 1.1.2 本研究内容与目的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 城市土地利用变化遥感监测
• 1.2.2 城市热岛遥感监测的研究进展
• 1.2.3 国内外研究现状小结
• 1.3 研究的技术路线
• 第二章研究区域概况
• 2.1 研究区域自然概况
• 2.2 城市发展历程
• 2.3 城市经济社会发展概况
• 第三章遥感数据处理
• 3.1 遥感数据获取与图像预处理
• 3.1.1 遥感数据
• 3.1.2 辅助数据
• 3.1.3 数据预处理
• 3.2 遥感数据分类与精度评价
• 3.2.1 分类系统的选取
• 3.2.2 遥感影像分类
• 3.2.3 分类精度评价
• 3.3 地表温度反演
• 3.3.1 温度反演原理及算法
• 3.3.2 温度反演流程及结果
• 第四章 土地利用类型变化分析
• 4.1 土地利用类型变化幅度分析
• 4.1.1 土地利用类型变化幅度分析
• 4.1.2 土地利用类型转移矩阵的计算
• 4.1.3 不同土地利用类型对建设用地增加的贡献率
• 4.2 土地利用类型变化动态分析
• 4.3 土地利用类型变化空间分布
• 4.4 小结
• 第五章 土地利用变化的温度效应
• 5.1 地表温度时空分布特征
• 5.1.1 不同时相的地表温度数据处理
• 5.1.2 地表温度分布的时空特征
• 5.2 地表温度与土地利用类型的关系
• 5.2.1 地表温度剖线的选取
• 5.2.2 不同土地利用类型的温度特征分析
• 5.3 地表温度与归一化植被指数（NDVI）的关系
• 5.4 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论与讨论
• 6.2 本研究的不足之处
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介