基于MODIS数据的成都市热岛效应时空变化特征研究

摘要

随着中国大规模的城市化进程，城市热岛效应已成为影响城市环境的一个重要因子，其对城市环境乃至人体健康都有很大危害，搞清楚热岛效应的产生机理和分布规律有着重要的理论和现实意义。遥感技术的不断成熟，特别是MODIS数据独有的优势，可以反演出地表温度，进而根据地表温度划分热岛面积，可以对热岛效应进行全面的分析。
　　本文首先通过分裂窗算法建立模型反演出成都市2012年7月4日的地表温度，并在此基础上结合MODIS温度产品，对2003年到2014年的MODIS数据进行地表温度反演，从而划分出成都市热岛面积，计算其比例，并根据热岛评价指标，对这十二年的数据进行了成都市年际和季节的热岛面积分布规律及热岛效应评估。其次，结合成都市行政区域图，与成都市热岛面积叠加，分析了成都市年际和季节热岛的空间分布规律。再次，利用成都市DEM图、成都市降水统计值、成都市地类图与热岛面积图叠加，并选取经济、能源消费等因子与热岛面积建立了回归模型，从而分析了成都市热岛的影响因素。最后，通过研究成都市热岛年际和季节每两年的转移矩阵变化，对成都市热岛的发展做出预测。结合成都市热岛效应的时空变化规律、成都市热岛效应的影响因素、成都市热岛效应的变化及预测这三方面的成果提出了对策。通过研究，具体结论如下:
　　(1)从2003年到2014年成都市热岛强度减轻了，但热岛发育程度仍然在加强，表现在其范围在扩大。秋季和冬季是成都市热岛效应发育的重点季节。
　　(2)成都市热岛有转移和扩散的趋势。成都市热岛分布趋于由集中到破碎的趋势。
　　(3)成都市热岛相对集中的地方海拔较低、坡度平缓，集中在东南坡，属半阳坡，且热岛发育的地方降水也较多。经济因素对其影响最为显著，其次是能源消费，建设用地是影响成都市热岛发育的一个重要因子，绿地覆盖对缓解成都市热岛有重要影响。
　　(4)成都市热岛效应变化在绝对度量上在减轻，并呈现继续减轻的趋势。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 利用气象学研究方法研究城市热岛效应

1．2．2 利用遥感学研究方法研究城市热岛效应

1．2．3 利用遥感学研究热岛效应的方法和技术

1．3 论文思路和技术路线

1．3．1 论文思路

1．3．2 技术路线

2 研究区概况及数据处理

2．1 研究区概况

2．1．1 基本情况

2．1．2 地理位置

2．1．3 自然环境

2．1．4 人文环境

2．2 实验区数据介绍

2．2．1 MODIS数据简介

2．2．2 反演数据与温度产品数据简介

2．3 数据处理

3 成都市地表温度反演

3．1 分裂窗算法简介

3．2 反演参数的确定

3．2．1 星上亮度温度的计算

3．2．2 确定地表比辐射率

3．2．3 估算大气透过率

3．3 地表温度反演过程模型的建立

3．4 反演结果及精度验证

3．4．1 地表温度反演结果

3．4．2 精度验证

4 热岛效应时空变化分析

4．1 成都市地表温度概况与精度验证

4．2 热岛面积的划分及依据

4．3 成都市热岛面积整体概况

4．3．1 成都市年际热岛面积及比例分析

4．3．2 成都市季节热岛面积及比例分析

4．4 成都市热岛面积空间分布

4．4．1 成都市年际热岛面积空间分布分析

4．4．2 成都市季节热岛面积空间分布分析

4．5 成都市热岛效应分析

4．5．1 成都市热岛效应评价方法

4．5．2 成都市年际热岛效应分析

4．5．3 成都市季节热岛效应分析

5 成都市热岛效应影响因子分析

5．1 成都市地表分类与热岛面积叠加分析

5．2 DEM及降水与成都市热岛面积叠加分析

5．2．1 DEM对成都市热岛效应的影响

5．2．2 降水对成都市热岛效应的影响

5．3 人文经济社会因子分析

6 成都市热岛效应发展预测

6．1 成都市热岛效应时空分布规律

6．1．1 成都市热岛效应时间分布规律

6．1．2 成都市热岛效应空间变化规律

6．2 热岛效应转移矩阵变化分析

6．2．1 成都市热岛效应年际变化分析

6．2．2 成都市热岛效应季节变化分析

6．3 成都市热岛效应变化预测及对策

6．3．1 成都市热岛效应变化预测

6．3．2 成都市热岛效应对策分析

7 结论与展望

7．1 主要工作总结

7．2 结论

7．3 未来工作展望

参考文献

附录

致谢

在校期间科研成果