西（安）咸（陽）新區(qū)城市地表溫度遙感反演及其變化研究.pdf

1、城市化進(jìn)程的不斷加快是一個全球范圍內(nèi)的普遍現(xiàn)象，這一現(xiàn)象導(dǎo)致了一系列問題的出現(xiàn)，城市熱環(huán)境的改變以及城市熱島效應(yīng)是其中最為嚴(yán)重的問題之一。城市熱環(huán)境的改變以及城市熱島效應(yīng)在小范圍內(nèi)會加重城市生態(tài)環(huán)境的惡化，影響人類健康等，而宏觀上講，其也是全球氣候變暖的重要因素之一。因此，從19世紀(jì)初城市熱島效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)以來，便一直受到人們的廣泛關(guān)注。
　　西咸新區(qū)是于2010年開始建設(shè)的國家級新區(qū)，其城市化的加劇勢必會改變區(qū)域的熱環(huán)境情況以及城市

2、熱島的分布情況。因此，本文希望在其建設(shè)初期就對其城市地表溫度和熱島的分布情況進(jìn)行監(jiān)測和分析，以期對其更為科學(xué)的城市規(guī)劃和城市建設(shè)起到積極作用。
　　本文通過遙感技術(shù)手段，以西咸新區(qū)為研究區(qū)域，以2000年5月20日Landsat5 TM影像、2010年5月24日Landsat7 ETM影像、2014年5月11日Landsat8 OLI/TIRS影像為主要數(shù)據(jù)源，對研究區(qū)地表溫度進(jìn)行反演，并對地表溫度及熱島的空間分布、時空變化及其變

3、化原因進(jìn)行研究。本文主要研究內(nèi)容包括:
　　(1)總結(jié)現(xiàn)有地表溫度遙感影像反演方法，從其反演參數(shù)需求、適用范圍、反演精度等方面進(jìn)行歸納和總結(jié)，選擇適合本文遙感數(shù)據(jù)的反演方法對研究區(qū)地表溫度進(jìn)行反演。
　　(2)利用覃志豪的單窗算法，對研究區(qū)三個時相的遙感影像進(jìn)行地表溫度反演，詳細(xì)討論反演過程中每一個參數(shù)的求解方法和求解過程，得到三景遙感影像的地表溫度反演結(jié)果，并將其與實測溫度值進(jìn)行對比，檢驗反演精度。在此過程中同時驗證該算法

4、對Landsat8OLI/TIRS數(shù)據(jù)地表溫度反演的適用性。
　　(3)通過地表溫度反演結(jié)果的分級，對各年各溫度區(qū)間的地表溫度在研究區(qū)的空間分布情況進(jìn)行討論。確定各年研究區(qū)熱島面積和分布范圍，并對三個時相地表溫度和熱島的分布變化情況進(jìn)行分析和討論。
　　(4)通過分析2000年和2014年研究區(qū)NDVI（歸一化植被指數(shù)）、NDWI（歸一化水體指數(shù)）、NDBI（歸一化建筑指數(shù)）和BSI（裸土指數(shù)）指數(shù)差值與地表溫度差值的相關(guān)關(guān)

5、系，討論研究區(qū)地表溫度變化與下墊面性質(zhì)變化間的關(guān)系，總結(jié)研究區(qū)地表溫度和熱島分布變化的原因。
　　以上分析結(jié)果表明，地表溫度反演方面，利用覃志豪單窗算法可以在保證精度的前提下實現(xiàn)Landsat8 OLI/TIRS數(shù)據(jù)的地表溫度反演。研究區(qū)地表溫度分布與時空變化方面，研究區(qū)在2000年、2010年、2014年地表溫度分布情況差異較大，三年均有不同程度的熱島存在。將高溫區(qū)和次高溫區(qū)作為熱島區(qū)進(jìn)行統(tǒng)計分析，2000年熱島區(qū)面積243km

6、2，占比26.97％;2010年熱島區(qū)面積317km2，占比35.14％;2014年熱島區(qū)面積230km2，占比25.5％。2000年熱島區(qū)主要分布于包括渭河、涇河河岸在內(nèi)的裸土區(qū)域;2010年和2014年熱島區(qū)主要分布于建成區(qū)，其中灃東新城、灃西新城和秦漢新城熱島面積占比最大;熱島分布情況主要為由離散化向集中化發(fā)展。2010年熱島區(qū)面積相對2000年增長8.17％，而2014年熱島區(qū)面積相對2010年減少9.64％，但高溫區(qū)的面積有所

7、增長。14年間熱島區(qū)面積先升后降，熱島區(qū)分布主要由裸土表面向城鎮(zhèn)表面轉(zhuǎn)變。研究區(qū)2000年與2014年NDVI、NDWI差值與地表溫度差值成負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為-0.32和-0.42; NDBI、BSI差值與地表溫度差值成正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.42和0.38;四項指數(shù)與地表溫度變化相關(guān)性從高到低依次為NDBI、NDWI、BSI、NDVI。可以認(rèn)為下墊面性質(zhì)的變化是研究區(qū)地表溫度變化的重要因素之一，城市建設(shè)用地、裸土區(qū)域面積