福州市热岛效应时空特征及演变规律研究

论文摘要

城市热岛研究中的一个主要因子是地表温度。随着城市热环境的深入研究,如何监测和计算地表温度已经成为城市热环境研究的一个重要内容之一。本文在RS与GIS的支持下,以改革开放以来正经历快速城市化过程的沿海开放城市——福州市为例,选取了1989年、1996年和2001年三个时相的LANDSAT TM/ETM+热红外波段影像进行地表温度的反演。根据反演结果分析研究区地表温度的空间分布特征及时空演变规律。利用适合研究区信息提取的相关模型提取研究区水体、植被覆盖区、裸地和城镇建筑用地信息,分析研究区城镇建筑用地的扩展规律和驱动力因子。利用基于影像的算法反演研究区地表温度。在此基础上,对研究区地表温度图像进行密度分割,划分不同等级分析研究区城市热岛的空间格局及热岛范围的演变规律。通过选取典型样区分析研究区热岛强度的时空演变规律,选择有代表性的剖面线分析热场的总体变化趋势和平面特征。最后统计分析研究区地表温度与地物类型的关系。研究表明:研究区特高温主要分布在城区建筑物比较密集区域和裸地区域。热岛区的范围逐年扩大,且扩大速度有加快趋势,热岛强度也逐年增大,但增长速度有减缓趋势。不同下垫面地表温度均值从小到大依次是:水体,植被覆盖区,裸地,城镇建筑用地,方差从小到大依次是:水体,植被覆盖区,城镇建筑用地,裸地。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 中文文摘
• 图目录
• 表目录
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景与意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 研究内容
• 1.2.1.1 城市热岛的时空特征及演变规律研究
• 1.2.1.2 城市热岛的影响因子研究
• 1.2.1.3 城市热岛的措施研究
• 1.2.2 研究方法
• 1.2.2.1 气象站法
• 1.2.2.2 遥感监测法
• 1.2.2.3 模型模拟法
• 1.3 研究内容
• 1.4 研究方法与技术路线
• 1.4.1 研究方法
• 1.4.2 技术路线
• 第2章 研究区概况及数据预处理
• 2.1 研究区概况
• 2.1.1 研究区范围的确定
• 2.1.2 研究区自然概况
• 2.1.2.1 研究区地理位置
• 2.1.2.2 地形、地貌
• 2.1.2.3 气候
• 2.1.2.4 陆地水文
• 2.1.2.5 土壤
• 2.1.2.6 植被
• 2.1.3 研究区社会经济概况
• 2.2 数据获取与处理
• 2.2.1 遥感数据
• 2.2.2 非遥感数据
• 2.2.3 遥感数据处理
• 2.2.3.1 遥感影像几何校正
• 2.2.3.2 遥感影像裁剪与重采样
• 第3章 研究区典型覆被类型提取及城镇扩展研究
• 3.1 典型覆被类型的提取
• 3.1.1 水体提取
• 3.1.2 植被提取
• 3.1.3 裸地提取
• 3.1.4 城镇建筑用地提取
• 3.2 城镇扩展变化分析
• 3.2.1 城镇扩展变化的总体趋势
• 3.2.2 城镇扩展的驱动力
• 3.2.2.1 人口增加
• 3.2.2.2 经济发展
• 3.2.2.3 交通基础设施的发展
• 第4章 研究区地表温度反演
• 4.1 遥感反演地表温度的理论基础与思路
• 4.1.1 遥感反演地表温度的理论基础
• 4.1.2 遥感反演地表温度的思路
• 4.2 遥感反演地表温度模型
• 4.2.1 辐射传导方程法
• 4.2.2 单窗算法
• 4.2.3 单通道算法
• 4.2.4 基于影像的反演算法
• 4.3 研究区地表比辐射率估算
• 4.3.1 NDVI经验公式估算
• 4.3.2 Sobrino典型地物及混合模型计算
• 4.3.3 改进典型地物及混合模型计算
• 4.3.4 本文采用的比辐射率估算方法
• 4.3.5 研究区比辐射率计算结果
• 4.4 研究区大气参数估算
• 4.4.1 大气平均作用温度的估算
• 4.4.2 大气透射率的估算
• 4.5 LANDSAT TM/ETM+辐射亮温计算
• 4.5.1 研究区辐射亮温结果
• 4.6 研究区地表温度反演结果
• 第5章 研究区城市热岛时空演变规律
• 5.1 研究区城市热岛空间分布格局分析
• 5.2 研究区地表温度空间特征及演变规律分析
• 5.2.1 研究区热岛强度的时空演变规律分析
• 5.2.2 研究区热岛范围的时空演变特征分析
• 5.2.3 剖面线分析
• 5.3 研究区地表温度与地物类型的关系
• 第6章 结论与讨论
• 6.1 主要结论
• 6.2 存在的问题与需进一步讨论的问题
• 参考文献
• 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 个人简历