西安市城市熱島效應(yīng)宏觀動態(tài)監(jiān)測和模擬預(yù)測模型研究.pdf

1、2000年，國務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于印發(fā)全國生態(tài)環(huán)境保護綱要的通知》中提出：“到2030年，全國30％以上的城市達到生態(tài)城市和園林城市標(biāo)準(zhǔn)。到2050年，力爭全國生態(tài)環(huán)境得到全面改善。”2015年1月1日，最新修訂實施的《中華人民共和國環(huán)境保護法》中明確要求：“國家加強對大氣、水、土壤等的保護，建立和完善相應(yīng)的環(huán)境調(diào)查、監(jiān)測、評估和修復(fù)制度”。加強城市環(huán)境管理，打造和諧、宜居家園，是新常態(tài)下構(gòu)建智慧城市的要務(wù)之一，是城市健康可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之

2、路，具有深遠的意義。城市熱島效應(yīng)作為大氣污染的一個分支，是環(huán)境學(xué)研究城市的一個重要指標(biāo)，嚴重時會影響環(huán)境質(zhì)量、生產(chǎn)生活。隨著城市化進程的不斷加快，西安市城市熱島效應(yīng)日益突出。因此，系統(tǒng)地了解西安市的城市熱島效應(yīng)特征，對于有關(guān)部門合理規(guī)劃，改善人居環(huán)境具有十分積極的作用。
　　本文以國家測繪地理信息局的地理國情監(jiān)測項目為背景，以西安市城區(qū)為研究對象，以1995年至2013年18年間8期Landsat TM/ETM+/OLI數(shù)據(jù)為主要

3、數(shù)據(jù)源，結(jié)合西安市統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)，基于RS和GIS技術(shù)，首先，對西安市地表溫度進行定量反演與驗證；其次，確定西安市城市熱島效應(yīng)的存在性；第三，首次引入移動窗口分析法，對西安市城市熱島效應(yīng)邊緣進行定量研究與驗證，分析城市熱島效應(yīng)與城市化擴張的相關(guān)關(guān)系；第四，自主提出熱島分布指數(shù)，探討西安市城市熱島效應(yīng)與地表覆蓋的內(nèi)在分布規(guī)律以及一種城市熱島效應(yīng)的綜合定量評價指標(biāo)；第五，定量研究多個影響因子對城市熱島效應(yīng)的貢獻率大小問題；第六，自主構(gòu)建橫向G

4、M關(guān)聯(lián)模型和改進后的縱向UHI-G-ES預(yù)測模型并預(yù)測“西安市城市熱島效應(yīng)年”。第一至第六章節(jié)是對西安市城市熱島效應(yīng)的宏觀動態(tài)監(jiān)測；第七到第八章節(jié)是對西安市城市熱島效應(yīng)的模擬預(yù)測研究。
　　通過研究，主要得出以下結(jié)論：
　　1、地表溫度反演準(zhǔn)確。從1995至2013年，西安市城市熱島效應(yīng)總體強度趨勢是從市中心向外圍逐漸降低，分布特征從面到點。高、低級熱島減少，中級增多。
　　2、基于移動窗口分析法確定的西安市城市熱島效

5、應(yīng)邊界在合理的區(qū)間范圍內(nèi)。18年間，范圍不斷擴張，邊界變化明顯，面積從95.01km2增長到415.48km2。南北方向跨度變化最大，約17.4km，西南-東北方向跨度變化最小，約8.4km。
　　3、西安市城市熱島效應(yīng)與城市空間擴展呈正相關(guān)。從1995年至2013年，西安市城市熱島效應(yīng)面積擴大了約4.3倍，與此同時，西安市的城區(qū)面積也擴大了約4.3倍。其中，1995年至2006年快速擴張，2006年至2013年平穩(wěn)增長，這與近年

6、來西安市建設(shè)的實際相吻合。
　　4、西安市熱島分布指數(shù)可以定量評價城市熱島效應(yīng),當(dāng)P>1時，宏觀上認為城市熱島效應(yīng)明顯，反之亦然。植被、水體在1、2、3級熱島是優(yōu)勢分布，在5、6級熱島是劣勢分布。建設(shè)用地和裸地恰好相反。4級熱島是不同地物的發(fā)育過渡區(qū)域。18年間，西安市的城市熱島效應(yīng)強度在2000年達到最低，在2010年達到最高。
　　5、西安市城市熱島效應(yīng)影響因素排序為：降雨量>平均風(fēng)速>廢氣排放量>建成區(qū)面積>人口>能源

7、消耗人工煤氣>能源消耗液化石油氣>運輸量>綠化面積>GDP>工業(yè)總值。自然因素和人為因素共同影響西安市城市熱島效應(yīng)，人為因素的影響日趨明顯。
　　6、自主構(gòu)建的西安市城市熱島效應(yīng)橫向關(guān)系模型GM（0，N）模擬誤差均值小于1%，為一級精度。對灰色模型GM（1,1）進行改進，自主構(gòu)建的UHI-G-ES縱向預(yù)測模型，對西安市城區(qū)年平均溫度的模擬誤差均值小于1%，誤差從2.42%降低到0.259%，精度從二級提高到一級。通過預(yù)測：西安市城

8、區(qū)從2014年至2025年均為城市熱島效應(yīng)高位年。
　　本文在以下方面有所創(chuàng)新：
　　1、基于遙感方法能夠快速、定量揭示城市熱島效應(yīng)與城市化擴張的相關(guān)性。2、引入移動窗口分析法定量確定城市熱島效應(yīng)的邊界，經(jīng)驗證方法合理、可行。3、自主提出熱島分布指數(shù)研究不同地表覆蓋在不同級別城市熱島效應(yīng)區(qū)域的分布優(yōu)勢情況，得到衡量城市熱島效應(yīng)的一種宏觀定量指標(biāo)。4、引入灰色關(guān)聯(lián)度理論，實現(xiàn)了對城市熱島效應(yīng)的多因子影響程度的定量計算與排序。5