城市三维热岛效应变化分析

摘要

伴随着经济的快速发展，全球大数据时代的到来，城市化建设进程加快，人类活动的频繁，使原有的植被绿地、农业用地被楼房和道路所取代，甚至山体也被开凿推平作为城市开发用地。这一系列的活动改变了城市下垫面本身的结构，使得原有的热力属性发生了巨大的变化，从而影响整个城市的生态环境。作为闻名遐迩的旅游胜地，桂林市以其本身独有的地质地貌特征和优良的生态环境成为最适合人类居住的城市。因此，在日趋恶劣的温室效应大背景下，桂林市如何维持自身良好的生态环境已然成为影响着桂林市未来发展的一个重要因素。所以，研究桂林市存在的热岛效应结构特征就显得十分必要。
　　本课题综合了地面观测法、热红外遥感技术、DEM高程模型的建立等方法，采用热红外遥感监测法研究桂林市城市三维热环境。通过总结前人的研究成果可得，选用2006、2010、2016年三个不同年份相同季节的Landsat5、Landsat8遥感数据影像，利用ENVI5.1遥感影像处理软件对已获取的遥感影像数据以及SRTM3的DEM高程数据进行必要的预处理，通过对比不同的遥感卫星传感器所得的影像数据，选用大气校正法来计算地表温度。将所获得的地表温度结果进行密度分割，划分为极高温区、高温区、中间区、次低温区、低温区，同时将所得分割密度进行对应的归一化处理，分为强热岛区、热岛区、中间区、绿岛区、强绿岛区。通过与三维影像进行相应的数据融合，得到城市三维归一化热场效应分布图，从而可对其进行热环境分布特征的解析。利用景观格局分析软件Fragstats3.3，将划分出来的5个热景观进行分析，从而揭示在不同高程差异作用下地表温度所反映出来的变化规律。本研究所得到的主要结论如下：
　　(1)桂林市市辖区存在较为明显的区域性热环境，高温多集中在以漓江流域为主的中心人口密集区，以及四周环山的低洼地带，其余高程相对较高的地区温度则无明显变化。这说明，对于多山地区，地面高程差异确实会影响热环境的形成。
　　(2)通过对热景观类型的分析可以得出桂林市热环境变化规律，表明随着时间的推移和高度的差异，热景观格局的变化较为明显突出，强热岛区破碎化程度仍然较高，而绿岛区和中间区破碎化程度则相对较低。
　　(3)城市热岛效应与地面高程存在着负相关关系，海拔越高温度越低，热景观破碎程度越高，平原低洼地区温度高，热景观破碎程度较低。同时，地形和地势的变化也会对热环境产生一定的影响。
　　(4)城市内部的水体、湿地、绿地、公园等作为缓解区域性热环境的重要手段，合理建设和规划城市用地，分散人口聚集区，创建绿色和谐的生态城市，有助于减少城市热岛效应。

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究的概述和意义

1.2国内外研究综述

1.3本文研究的内容和技术路线

第2章 城市三维地表温度反演

2.1城市三维模型概述

2.2 地面高程与地表温度的关系

2.3数据集及预处理

2.4植被指数计算

2.5地表比辐射率计算

2.6地表温度反演

第3章 城市三维热岛效应形成因素分析

3.1地表温度反演结果分析

3.2区域热景观空间分布特征分析

3.3城市三维模型热岛效应特征分析

第4章 桂林市区域性热环境的影响因素分析

4.1桂林市区域性热环境的产生因素

4.2桂林市热岛效应的改善建议

第5章 结论与展望

5.1本课题研究结论

5.2本课题研究存在的问题和展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢