基于TM数据的武汉城市热岛及其与绿地关系的研究

论文摘要

近几十年来,城市化进程迅猛,导致了一系列严重的城市环境恶化问题,城市热岛效应正是其中之一。由于热岛效应的热动力作用,给城市带来了很多不利影响,高温酷暑成为一种灾害性天气,严重扰乱了人们的正常生活和工作,成为人民生活质量进一步提高和城市进一步发展的制约因素。深入研究城市热岛效应的分布及变化规律,对缓解城市热岛效应,改善人们的生活环境,提高生活质量具有重要的意义。本文在广泛阅读国内外研究城市热岛效应方法的基础上,采用2007年武汉市的遥感影像为主要数据来源,应用遥感和地理信息系统技术,并结合实地考察,研究了武汉市热场分布,以及武汉市下垫面状况和绿地类型与热岛效应的关系,得出以下结论:1、武汉市热岛效应的分布状况:利用2007年武汉市区域Landsat 5 TM热红外波段信息反演得到武汉市2007年4月的热场分布,从主城区、近郊和远郊三个方面详细分析了整个武汉市城市下垫面4月热场亮温分布规律,结果表明:2007年市区热岛中心变化不大,主要是老城区、武汉钢铁厂、东风厂区;提出武汉市的城市热岛已不仅仅是城区的现象,近郊出现了明显的热岛,黄陂、东西湖、汉南等远郊的某些地带也出现了较强热岛;由此认为,城市扩展、工业区建设是城市热岛效应的主要驱动力,城市下垫面性质,“人为热”、废气排放共同影响热岛强度,而绿地对热岛效应有减缓作用。2、武汉市各类地物在地表分布状况:利用TM影像数据生成武汉市2007年的NDVI图,分析武汉市绿地分布情况。通过知识分类和监督分类组合的方法提取武汉市地表信息。结合热岛状况分析指出主城区内高密度建筑和低绿地覆盖是引起热岛的主要因素,郊区的大面积旱地也能引起强热岛的发生。3、武汉市植被覆盖与热岛效应的关系:通过比较亮温和植被的分布图,明显地发现热岛分布的变化与植被分布变化有极大的相似性,植被减少区域的温度相对会升高。在定量研究中我们采用了分区域采样法探讨NDVI与亮温的关系,线性拟合结果表明NDVI和亮温呈极显著负相关,回归分析得到各区域NDVI(X)和亮温(Y)拟合方程,比较降温效率得到:当植被覆盖达到一定水平,降温效果趋缓;绿地降温效果依次排列为近郊＞黄陂＞东西湖、蔡甸、汉南区域＞城区＞江夏＞新洲。4、定性和定量地分析了不同植被类型与热岛的相互关系,得出:密林面积比例＞20%才能起到一定的降温效应,密林面积比例＞50%时,可以起到很好的降温效果;按照绿地对城市热岛效应的缓解作用由大到小排列:城区＞近郊＞远郊,绿地的降温效果:密林＞疏林,乔木＞草本,阔叶林＞针叶林。5、最后提出缓解城市热岛的几点措施及对未来城市绿地规划布局的主要原则。(1)增加主城区绿地面积(2)构建高生态效益绿地(3)建造边缘多的绿地(4)加大退耕还林力度(5)加大裸地复绿力度(6)科学合理地规划绿地位置(7)保护郊区天然湿地,建立城区湿地保护区(8)实现生态系绿化树种选择

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1. 前言
• 1.1 城市热岛效应简介
• 1.1.1 城市热岛效应的概念
• 1.1.2 城市热岛效应产生的原因
• 1.1.3 城市热岛的特征
• 1.1.4 城市热岛的空间分布
• 1.1.5 城市热岛的时间分布
• 1.1.6 城市热岛的影响
• 1.1.7 城市热岛效应与城市绿地
• 1.2 研究概况与进展
• 1.2.1 研究方法
• 1.2.2 研究进展
• 1.2.3 武汉市的研究
• 1.3 研究目的与意义
• 1.4 研究内容
• 2. 研究方法与技术路线
• 2.1 研究区概况
• 2.1.1 地理概况
• 2.1.2 城市规模，人口，经济规模
• 2.2 研究方法
• 2.3 技术路线
• 3. 结果与分析
• 3.1 温度反演
• 3.1.1 数据
• 3.1.2 温度的反演
• 3.1.3 提取城市热场信息
• 3.1.4 武汉市总体的热场分布
• 3.2 地表信息提取
• 3.2.1 归一化植被指数的计算
• 3.2.2 城市地物类型信息的提取
• 3.2.3 武汉主要地物分布状况
• 3.3 热场分布原因分析
• 3.3.1 总体分析
• 3.3.2 研究区域的划分
• 3.3.3 不同区域热岛分布状况与地物分布状况分析
• 3.4 热岛与绿地
• 3.4.1 NDVI与地面亮温的关系
• 3.4.2 不同区域绿地的降温率
• 3.4.3 绿地类型与热岛的关系研究
• 4. 结论
• 5. 讨论与建议
• 参考文献
• 附录1 NDVI回归分析数据
• 附录2 6个区域热岛分布图及地表类型图
• 附录3-1 7个热岛级别分别对应的地表类型
• 附录3-2 不同绿地类型分别对应的热岛区
• 附录4