摘 要

以武汉市为例，利用2006和2015年Landsat卫星影像解译出两期城市土地利用/覆被的类型，基于2006-2015年不同月份MODIS地表温度产品分析武汉市城市热岛效应的时空差异，探究城市土地利用/覆被变化对城市热岛的影响。

研究结果表明，武汉市土地利用时空演变以建设用地向外围郊区扩张、水域和绿地向建设用地和耕地转移为主要特征；武汉市热岛效应显著，中心城区地表温度高、郊区低，且城市热岛效应具有逐年增强、热岛区域极速扩张的趋势，整体热环境趋于恶化；不同土地利用类型的平均地表温度具有显著差异，产生的热环境效应不同；建设用地加剧了热岛效应，而水域和绿地则具有缓解作用，武汉市土地利用/覆被变化在时间和空间上对城市热岛效应产生了影响。

关键词：武汉；土地利用变化；地表温度；城市热岛；时空特征

Abstract

Utilizing land use land cover change (LULC) information based on images of Landsat satellites , together with MODIS land surface temperature in Wuhan City between 2006 and 2015, spatial and temporal difference of urban heat island (UHI) effects is analyzed and factors influenced UHI is explored.

Results reveal that the main feature of the spatial and temporal evolution of land use in Wuhan is the expansion of construction land to the outskirts of the city and the transformation of water and green land to the construction land and cultivated land UHI effect of Wuhan is remarkable, the surface temperature of the central city area is high, while the suburbs are low. The tendency of UHI effect in Wuhan is increasing year by year, and the UHI area is expanding rapidly. So the overall thermal environment tends to deteriorate. . The average surface temperature of different land use types varies, so does the thermal environment effect it generated. The construction land exacerbates the UHI effect, while the water and green land have the effect of mitigation. The LULC has greatly affected the UHI effect in Wuhan.

Key Words：Wuhan City; land use land cover; land surface temperature; urban heat island; spatial and temporal factors

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 研究内容与技术路线 3

第2章 研究区概况与研究数据 4

2.1 研究区概况 4

2.2 研究数据 5

2.2.1 土地利用/覆被数据源及预处理 5

2.2.2 地表温度数据源及预处理 6

第3章 模型与方法 7

3.1 城市热岛效应强度 7

3.2 城市热岛效应变化的趋势模型构建 7

第4章 结果与分析 8

4.1 土地利用/覆被变化分析 8

4.2 城市热岛效应变化分析 10

4.2.1 城市热岛效应的时空分布特征 10

4.2.2 城市热岛效应的季节差异 12

4.2.3 城市热岛效应的昼夜差异 13

4.2.4 城市热岛效应的趋势模型构建 14

4.3 城市土地利用/覆被变化对城市热岛效应的影响 15

4.3.1 城市土地利用/覆被类型的地表温度分析 16

4.3.2 城市土地利用/覆被类型与城市热岛的空间变化 16

第5章 结论与展望 19

5.1 结论 19

5.2 不足与展望 20

参考文献 21

致 谢 23

第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

城市热岛效应是指城市地区气温高于周边地区，在温度上城市被郊区包围而形成“热岛”的现象。这一现象的出现，一方面是自然条件的原因，比如城市的地形地貌特点和气候特点使城市上空聚集了过多热量，或由山体阻隔、散热不易等因素导致。另一方面，更重要的原因在于人为因素影响。由于人类对自然下垫面的改造活动，城市不透水面扩张，水体、绿地等透水面面积减少，地表热力学性质、粗糙度等属性随之改变，这为城市热岛效应提供了地面条件。比如城市的大规模建设和扩张改变了城市原有的下垫面性质，城市内不间断的生产生活活动排放出大量人为热，使城市长期处于热量充裕状态，与郊区接近自然的状态形成鲜明对比，因而城市热岛效应凸现。

目前我国正处于城市化快速发展的阶段，城市热岛现象日益严重，在城市居民生活和健康、城市气候、大气污染、生态环境、经济发展等方面有诸多负面影响。例如城市热岛效应会引起暴雨等自然灾害，导致洪水、道路塌陷的发生；热岛效应会产生城郊闭合环流，使郊区产生的工业污染物聚集于城市上空而无法有效扩散，导致大气污染情况加重；热岛效应在温度场上的影响或多或少地改变了生物的栖息生境，迫使部分生物改变其生活习性，对生态系统的平衡性有潜在危害。

城市热岛的形成与土地利用/覆被类型密切相关，因为不同土地利用/覆被类型的热学特征、辐射特征和人为热不同。以水泥或瓦片结构为主的建筑物、居民地、广场、交通道路等城市用地类型人为热大、温度高；而以土壤为主的裸地、植被以及水体等用地类型温度低。随着城市化的进程，土地利用类型改变，城市热岛效应会产生相应的变化。所以，耦合城市土地利用变化的热岛效应时空特征分析有重要意义。

1.2 国内外研究现状