一带一路沿海超大城市热岛时空特征遥感分析

城市热岛不仅影响城市局地及区域气候,而且对城市空气质量、能源消耗、居民健康等有显著的负面作用。利用长时序遥感数据,系统地分析各超大城市热岛的时空特征,能够为城市热岛效应减缓政策的制定提供参考,对带路城市可持续发展具有重要意义。基于2001~2017年MODIS地表温度产品和Landsat土地利用分类数据,以城市热岛强度（Surface Urban Heat Island Intensity, SUHII）作为指标,从季节和年际的角度分析一带一路沿海超大城市2001~2017年热岛效应时空格局的变化。研究结果表明：①2001~2017年期间各超大城市的核心区存在扩张趋势,高强度热岛主要分布在人口活动密集的城市核心区;②年均城市热岛强度最大的城市是卡拉奇,多年SUHII平均值为3.02 ℃,热岛强度显著上升的是金奈（0.07 ℃/a,P<0.1）;③各城市热岛强度存在季节性差异,其中夏季城市热岛强度最大的城市是伊斯坦布尔,SUHII平均值为2.88 ℃,冬季城市热岛强度最大的城市是卡拉奇,SUHII平均值为4.45 ℃。     

基于MODIS 数据的南京市夏季城市热岛分析

城市热岛效应是当前城市环境与气候主要研究内容之一。地表温度与气温之间有紧密的联系, 通过遥感反演地表温度已成为研究城市热岛的有效手段。利用MODIS 数据, 获取地表比辐射率与大气透过率2 个基本参数, 运用劈窗算法反演南京市夏季地表温度。基于不同时相的MODIS数据, 对4 幅南京市地表温度反演图像作对比分析, 较好地显示了南京市城市热岛的空间分布、热岛范围和城市热岛强度, 结果表明南京市夏季热岛问题较为严重。     

城市热岛遥感研究进展

随着城市化进程的加快,城市热岛问题越来越突出,对城市居住环境和生态系统产生了极为不利的影响。探讨了城市热岛的研究方法,对国内外学者有关城市热岛的研究成果进行了分类汇总,提出了城市热岛研究中存在的问题和难点,并对城市热岛遥感研究的趋势和方向进行了展望。     

前言

正智慧城市是当今世界城市发展的新理念和新模式,是新一代信息技术创新应用与城市经济社会发展深度融合的产物.智慧城市以物联网、云计算、移动互联网、大数据、遥感遥测、空间地理信息系统等新一代信息技术为基础,以物联化和互联化的方式动态获取、感知、分析和整合城市各方面数据,促进城市信息资源的网络化共享、集约化整合、协作化开发和高效化利用.发展智慧城市相关技术,能够促进现代     

用气象卫星信息探测川西平原的城市热岛群

由于城市与郊区有截然不同的下垫面,加之城区人口密集,活动频繁,释放大量人为热量,因此导致城市温度比郊区高,从而形成城市热岛现象。 1989年7月28—29日,川西平原晴空,利用下午过境的气象卫星探测了该区的城市热岛群。在图像上能清楚看出范围大小不等的小红圓点,它们就是城市热岛群。另外城市面积越大,红点范围就越大,即城市热岛范围越大,反之则小。特别在定量的数字资料上一般都能判释川西平原的所有县市,甚至包括部份乡镇的位置。虽然多数的面积不大,但城市热岛现象明显,边界清楚,热岛分布形态与城市建成区布局基本吻合。根据数字资料判释的城市范围,将川西平原的城市热岛群分为三类:第一类为城市热岛面积最大的成都市;第二类为热岛面积次之的绵阳、德阳等地市;第三类为热岛面积不大的一般县城(包括个别乡镇)。     

北京城市热岛的卫星遥感调查

利用卫星遥感对城市热岛进行监测研究在国内是相对的薄弱环节,国外这方面的文献也很少。在城市热场详查中航空遥感优于卫星遥感。但是航空遥感费用大,不能经常飞行观测,这是不能满足城市热岛研究的。卫星遥感具有范围广、准同步、周期短、费用低等优点,对城市热岛的动态监测是有利的,并且可在大区域范围内对不同城市及城市与乡村之间的热场分布和变化进行对比研究。随着卫星图像分辨率越来越高,显示着利用卫星遥感研究城市热岛的广阔前景。     

杭州市城市空间扩展及其热环境变化

通过Landsat卫星影像分别获取了杭州市1989、2000和2010年的城市空间扩张、地表温度及作为主要地表参数的建筑用地和植被的信息,用以研究杭州市城市扩展及其城市热环境变化。结果表明:在21 a间,杭州市建成区范围有了大幅扩展,且城市热岛区域的空间变化与建成区的空间扩展变化基本一致。研究还发现杭州市区的特高温区面积比例在逐渐减小,城市热岛比例指数(URI)从0.78降至0.71,表明城市热岛效应有一定缓解。建筑用地比例的减小与建筑用地密度的下降是城市热岛得以缓解的主要原因。定量分析表明建筑用地的升温效应要强于植被的降温效应。总的看来,杭州市的城市热岛效应现象在整个研究时段内虽有一定的改善,但仍一直处于较强烈的状态。     

基于遥感的长沙市城市热岛效应时空分析

利用TM/ETM+数据,以长沙市为例,反演了地表温度,并针对不同时相的遥感数据,利用城市热岛强度来反映热岛效应强弱的变化。结果表明,长沙市的热岛空间分布与城市建成区的轮廓相吻合。城市热岛的范围随着城市建设、新建开发区以及道路交通网的发展不断增大,且在东南方向为主要增长方向。根据热岛强度鉴别并提取了强热岛区与正常区,发现长沙市强热岛区的面积已经从1993年的13.18km2扩大至2008年的68.16km2。最后,对长沙市热岛未来的发展趋势进行了预测。     

多源参数在晋江城市热岛分析中的差异性

城市热岛遥感监测分析中,不同参数与指标得到的热岛时空分布结果不同。针对过去研究仅利用遥感反演地表温度或亮度温度监测城市热岛现象,以福建省晋江市为研究区,选择2010年与2014年夏季Landsat数据,结合数字高程数据和气象站点实测数据,反演晋江市域内地表温度与近地表气温。在此基础上,利用多源参数计算多种城市热岛监测指标,并对比分析这些指标用于晋江城市热岛研究的差异性。结果表明:1)2014年较2010年的城市热岛范围扩大,区域内热岛比例显著上升,热岛斑块面积增多且热岛等级增强;2)相对于地表温度,近地表气温用于评价城市热岛空间分布更为合理;3)不同热岛监测指标作用不同,热岛强度、归一化热场强度可以在空间上直接表明热岛空间分布及强弱,热岛比例指数则在数值上反映了不同区域热岛现象的发生概率,热岛源汇指数结合地表热参数和土地覆盖类型,反映了土地利用变化对区域内热岛效应加剧或减缓的贡献程度。     

城市群热岛时空特征与地表生物物理参数的关系研究

以长株潭城市群区域为例,利用2005年3个不同季节的TERRA/MODIS数据提取的地表温度、归一化植被指数(NDVI)和归一化建筑指数(NDBI),分析了城市热岛效应及其随季节的变化,采用归一化植被指数(NDVI)和归一化建筑指数(NDBI)作为反映地表生物物理特征的参数,分析了城市热岛时空特征与地表生物物理参数的关系。研究结果表明,研究区域城市热岛效应的季相变化明显,一年中夏季与春季的城市热岛效应相对显著,城市地表温度高出周边的郊区达8~10℃;而冬季城市热岛效应相对不太明显,城市地表温度高出周边的郊区4℃。地表温度与归一化植被指数(NDVI)的相关性随季节变化较为明显,说明通常将归一化植被指数(NDVI)作为城市地表温度或城市热岛的代用指标是不适宜的;然而,地表温度与归一化建筑指数(NDBI)在不同季节都呈显著的线性关系,而且地表温度与NDBI线性关系的斜率和截距能够很好地指示不同季节城市热岛的强度,这就为定量分析不同季节城市地表温度的变化提供了物理指数,也为利用遥感研究城市热岛效应提供了新的方法与途径。     

北京市热岛演变遥感研究

利用1987年9月26日，1994年8月28日和2001年8月31日3期TM图像对北京市的热岛状况进行了研究。发现从1987到1994年和从1994到2001年，北京的热岛比例一直在增加，但第二阶段与第一阶段比。增加速度有所减缓。     

HJ-1B卫星遥感数据在重庆市城市热环境监测的应用分析

本文以MODIS反演大气透射率,以HJ-1B/CCD分类结果反演地表比辐射率,并基于单窗算法,利用HJ-1B/IRS4数据反演地表温度.在此基础上,提取研究区的热场变异指数来分析重庆热岛空间分布特征,并就NDVI与NDBI对热岛效应的影响进行了分析.其结果如下:1)重庆城市热岛大致位于中梁山、铜锣山之间,呈东北、西南走向分布;2)热岛中心不在市中心,而是集中在大渡口工业园区、江北机场这些能耗大、人口密集区域,热岛强度范围在5?C-10?C之间;3)接近长江、嘉陵江水域的建筑用地密集区域,其热岛效应并不明显;4)NDVI与热岛强度呈负相关关系,NDBI与热岛强度呈现较为明显的正相关关系,二者对热岛都有重要影响,而NDBI的影响更大.因此,利用HJ-1B数据监测城市热环境,能较好地揭示重庆城市热岛空间分布特征,为城市环境监测与改善提供参考.     

长春市城市扩张及其微气候响应

针对目前城市化和热岛效应研究多为单一定性评价和半定量化研究,缺乏耦合分析的问题,提出了一种可行的定量耦合分析方法。分析了长春市建设用地扩张和热岛效应的时空演变特征及其关系。首先收集遥感数据,采用归一化差分复合指数阈值分类法提取建设用地,之后采用辐射传输法反演地表温度,以此为基础计算扩张强度、热岛强度等指数,进而将城市扩张与微气候变化进行相关性分析。结果表明,长春市建设用地1990—2016年间增加了608.85km2,2000年后陡增,扩张模式由面状扩张变为沿道路辐射状扩张、飞地式扩张。城市扩张初期,相对热岛效应显著,随着建设用地的扩大,热岛面积增大,但是强度下降。相关性分析表明,单位格网内城市用地所占面积高于40%时地表温度上升明显。     

城市热岛效应地表通量空间分布研究

城市化进程的加快促使更多大中城市的产生以及城市面积的扩展,导致更加严重的城市热岛现象。为了更加深入理解城市热岛效应产生根源,以西安市城区为例采用美国陆地卫星遥感数据反演或估算地表温度、植被指数以及地表通量等变量,不仅采用传统的地表温度参数理解城市热岛现象,还着重分析城市建成区和郊区的地表通量空间分布格局及其与地表温度的关系。研究发现西安城市建成区与郊区之间热环境存在显著的差异,地表温度不仅与植被覆盖状况具有密切的关系,还与地表潜热通量和实际蒸散发变量存在显著的反相关关系。详细分析表明拥有众多工厂企业的西安市莲湖区热岛效应尤为显著,而位于市中心的新城区次之,具有较大面积郊区的灞桥区热岛效应并不明显。因此城市绿地不仅影响城市建成区的地表温度空间分布,还对地表通量以及实际蒸散发的空间格局产生重要的影响,在调节城市热岛效应方面具有重要的作用。
     

南京市热岛效应时空特征的遥感分析

城市热岛效应是城市化对城市气候影响最典型的表现, 不同城市由于其城市化水平、城市性质、规模以及自然条件的不同而具有不同的时空特征。利用高空间分辨率的Landsat TM 和高时间分辨率的MODIS 相结合定量地分析了南京市热岛效应的时空特征, 并探讨了遥感尺度对城市热岛效应时空特征的影响。结果表明: 南京市热岛效应日特征为白天大于夜晚; 季节特征从热岛强度和热岛范围两方面来说明, 热岛强度: 秋季> 夏季> 春季> 冬季, 分布范围: 夏季> 秋季> 春季> 冬季; 空间上存在3 个分布广且连续的强热岛区, 最大的热岛呈组团状分布、第二的呈线状分布、第三的热岛呈带状分布; 不同遥感尺度下观测到的城市热岛效应强度和范围不同。     

Exploring indicators for quantifying surface urban heat islands of European cities with MODIS land surface temperatures

The term urban heat island describes the phenomenon of altered temperatures in urban areas compared to their rural hinterlands. A surface urban heat island encompasses the patterns of land surface temperatures in urban areas. The classical indicator to describe a surface urban heat island is the difference between urban and rural surface temperatures. However, several other indicators for this purpose have been suggested in the literature. In this study, we compared the eleven different indicators for quantifying surface urban heat islands that were most frequently used in recent publications on remote sensing-based urban heat island assessments. The dataset used here consists of 263 European cities with monthly mean temperatures from MODIS data products for July 2002, January 2003 and July 2003. We found that (i) the indicators individually reveal diurnal and seasonal patterns but show rather low correlations over time, and (ii) for single points in time, the different indicators show only weak correlations, although they are supposed to quantify the same phenomenon. Differentiating cities according to thermal climate zones increased the relationships between the indicators. Thus, we can identify temporal aspects and indicator selection as important factors determining the estimation of urban heat islands. We conclude that research should take into account the differences and instabilities of the indicators chosen for quantifying surface urban heat islands and should use several indicators in parallel for describing the surface urban heat island of a city.     

利用Landsat ETM+影像研究土地利用/覆盖与城市热环境的关系 --以福州市为例

如何更好地研究土地利用/覆盖与城市热环境的关系,将对城市规划、城市生态环境的改善产生积极的影响.本文利用Landsat ETM＋影像的热红外波段,研究城市热岛的分布规律,同时研究了不同土地利用类型的可见光、近红外、中红外与热红外波段的关系,以揭示土地利用/覆盖与城市热环境的关系.研究表明,在卫星影像上,城市建成区的可见光、近红外、中红外与热红外波段的相关性较为显著,通过对不同土地利用类型上可见光波段、近红外、中红外与热红外波段的分析,获取城市建成区上的热环境分布.