基于遥感和GIS的上海土地利用/覆盖变化及其热环境效应研究

摘要

本文选择中国沿海经济高速发展的大都市——上海为典型案例区，利用多时相的LandsatTM/ETM+影像和GIS强大的空间分析功能，以格局、过程、机制和模型为中心，对上海近年来土地利用/覆盖变化情况及其热环境效应进行综合研究，以期为上海规划城市发展、保护城市环境、建设生态型城市提供依据。全文分为七章：　　第一章概述了国内外基于遥感和GIS的土地利用/覆盖交化及其与地面温度关系的研究进展，进而提出本文的立题意义、研究目的、技术路线和研究内容。最后介绍了研究区概况，重点对研究区的土地资源利用情况进行了概括总结。 第二章主要从遥感影像几何纠正、拼接、掩膜、增强和分类等方面对LandsatTM/ETM+影像进行预处理。为寻求更为精确的LandsatTM/ETM+遥感影像分类方法，对监督分类法、面向对象的分类法和基于地物光谱知识的多步骤分类法进行了比较分析。研究表明，多步骤分类法能对光谱数据进行多次有效地重组利用，分类结果总精度在80％以上，Kappa系数也均高于最低允许判别精度0.7的要求。 第三章利用分类后的遥感统计数据，从总体上分析了1994年至2003年上海土地利用/覆盖变化的幅度、速度、土地利用程度，揭示了上海城市土地利用/覆盖动态变化的特点及其内在规律。从自然要素的空间组合、经济的高速增长、人口的变化、政策调控等方面对土地利用/覆盖变化的驱动机制做了进一步的深入探讨。 第四章利用多时相的遥感影像，借助GIS强大的空间分析功能首先研究了近年来上海城镇建设用地的时空扩展过程、特征和规律，同时结合社会经济统计数据对城镇建设用地扩展驱动力进行了分析和综合评估。然后结合上海近50年来耕地统计数据和土地利用调查数据，对上海近50年来的耕地数量时空变化特征做了详细的分析，应用主成分分析法定量分析了耕地动态变化的驱动力并对经济发展和耕地变化的相关关系做了详细的探讨。本章最后利用卫星遥感数据计算归一化植被指数，并剔除植被伪变化信息，详细研究了近年来上海城市植被覆盖的动态演变特征。 第五章利用1997年、2003年LandsatTM和2000年LandsatETM+这3景不同时相的遥感影像研究了上海城市地面温度场的分布格局和演变特征，研究表明：和1997年相比，2003年城市热场的分布更为分散，出现明显的“遍区开花”的特点；从东西方向剖面线上地面温度的变化看，市中心呈现明显的“隆起”态势，且从1997至2003年这两头低中间高的形状越来越不明显；从南北方向剖面线上地面温度的变化看，总体表现为西端“凸起”，东端“凹陷”的态势，且从1997年至20003年这种差异表现地更为明显；上海郊区热场演变有其鲜明的特征，各郊区地面温度变化差异显著。本章最后探讨了上海城市热效应的影响因素和改善措施。 第六章主要研究了上海城市热场分布特征与土地利用/覆盖的关系：土地利用/覆盖类型的空间格局总体上决定了城市热场的空间分布；城镇建设用地中热贡献最大的是独立工矿用地，其次是城镇用地，再次为农村居民点；城市中心区地面温度明显高于城市边缘区，而归一化植被指数(NDVI)则相反，城市边缘区明显高于城市中心区，两者具有相反的空间格局；不同绿地类型有不同的降温效果；水域对改善城市热环境作用明显，尤其是较大面积的水体对城市下垫面温度具有“边缘效应”；不同河流宽度的热效应差异较明显，不同特征的河流其降温效应也有较大不同，中心城区河流的降温效应不如郊区河流明显。 第七章中对主要研究成果进行概括和总结，提出了当前研究的不足和未来主要的研究方向。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章遥感影像预处理

第三章上海土地利用/覆盖变化遥感监测

第四章城镇建设用地、耕地和植被变化遥感动态监测

第五章城市热场格局和演变特征分析

第六章城市热场分布特征与土地利用/覆盖关系研究

第七章结论与展望

参考文献：

硕士期间发表的论文：

后记