基于TM影像的城市地表温度反演与热岛效应分布的分析研究

摘要

随着城市化进程的加快，人类对生态环境的影响越来越强烈。自工业革命以来，生产技术水平逐渐提高，城市的发展也越来越快，大量建筑物的修建，严重破坏了城市及周边地区植被生长。各种工厂的修建，大量生产生活废气、污染物的排放，造成了严重的环境问题。尤其是人们大量焚烧化石燃料、砍伐森林产生大量温室气体，造成全球气候变暖，海平面上升，严重威胁了人类的居住和生存环境。从上个世纪一直到今天，城市热环境问题一直是政府和研究人员关注的焦点。
　　1983年，城市热岛效应的概念正式被提出来，人们开始应用各种方法手段对其进行研究，包括其形成原因、结构、动态规律和它对城市各部分景观建筑、对人类生活造成的影响等方面。并进一步从对城市热岛效应的研究入手，向着更深层次的环境问题进行研究，如森林绿地的降温作用、生态效应评估等。
　　本文以北京市为研究区域，以遥感技术为主要的技术手段，对北京市城市热岛效应进行分析。将2009年9月22日的Landsat TM遥感影像作为基础研究数据，结合地形图，采用覃志豪的单窗算法来反演研究区地表温度，分析北京城市热岛的分布规律。用 ENVI4.7遥感影像处理软件提取归一化植被指数（NDVI），结合地表温度反演结果做相关性分析，得出地表温度和归一化植被指数之间的相关性。运用统计学原理，对地表温度和城市绿地三维绿量进行定量分析，得出城市绿地调节温度的规律，温度与绿量之间的数量关系。通过研究，得出了如下结论：
　　（1）北京市存在非常明显的城市热岛效应，热岛中心集中在城市的中心，由于北京市面积广阔，热岛呈多中心的特征分布。
　　（2）地表温度与归一化植被指数呈负相关的关系。即地表植被覆盖度越大，温度越低；反之，地表植被覆盖度越小，温度越高。这说明，城市绿地可以起到缓解城市热岛现象，降低温度的作用。
　　（3）通过实地调查和TM遥感影像分别对北京市城六区与郊区的三维绿量进行提取，结合温度的分布，研究绿量与温度的关系，为缓解城市热岛效应服务。

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第1章 绪论

1.1 选题背景与研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究目的与研究内容

1.4 研究方法与技术路线

1.5 论文章节安排

1.6 本章小结

第2章 研 究区概况与数据预处理

2.1 研究区概况

2.2 数据预处理

2.3 本章小结

第3章 LST和NDVI反演过程

3.1 归一化植被指数（NDVI）的提取

3.2 地表温度（LST）的反演

3.3 本章小结

第4章 反演结果分析

4.1 城市地表温度反演结果与相关性分析

4. 2 北京城市热岛分布特征及原因

4.3 本章小结

第5章 城市森林的降温作用分析

5.1 城市森林绿量估算

5.2 城市绿量与温度分布的关系

5.3 缓解城市热岛效应的措施

5.4 本章小结

第6章 结论与讨论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

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致谢