基于多源数据的成都市城市热岛时空格局演变研究

论文摘要

成都市显著的城市热岛（Urban heat island,UHI）效应影响着城市生态环境,威胁着居民健康。为了全面了解研究区域UHI效应情况,为制定缓解措施提供资料,本文围绕UHI研究展开。目前长时序的UHI空间格局演变研究的分析方法、UHI关联因素的研究内容及研究数据类型较为单一,不易于分析UHI的空间分布和扩展趋势。针对以上问题,本文基于多源遥感数据,构建适应研究区的指数体系,结合统计数据等,综合分析研究区域UHI时空分布特征及影响因素,展开了如下工作:（1）以Landsat7 ETM+和Landsat8 OLI/TIRS的遥感影像为数据源,采用辐射传输方程法反演研究区域2013-2018年的地表温度,并利用归一化协同均值-标准差识别UHI区域。（2）构建了UHI综合研究指数体系,包含紧凑度指数（Compactness index,CI）、发育强度指数（Developmental strength index,DSI）、扩展速度指数（Extension speed index,ESI）及相对强度指数（Relative strength index,RSI）,利用UHI区域的重心转移刻画了连续5年的UHI迁移足迹。（3）采用夜光遥感数据、统计数据、POI数据及政策规划数据,从自然地理和经济地理的角度对影响研究区域UHI时空分布的因素进行探索。（4）构建UHI全景转换图谱,基于UHI分布和城区建筑格局的空间关系,综合多角度研究结果对研究区域的UHI进行预测,并提出相应的防治措施。研究结果表明:（1）研究区域2013-2018年UHI时空格局演变整体呈下降趋势,短期出现小幅波动。从全局来看,研究区域UHI效应形态由集聚化、偏向化转变为破碎化、均衡化,重心由西北向东南方向迁移,扩展速度由快变缓。从局部来看,研究区域UHI时空格局中心化特征突出,呈环线放射型衰减分布模式;“一圈层”城区UHI发育强度明显高于“二圈层”城区,武侯区、成华区尤为严重,此外龙泉驿区和双流区2018年DSI指标值激增。（2）从自然地理出发,植被、水体对UHI具有抑制作用,而建筑、道路等不透水面将加剧UHI效应;从经济地理出发,UHI效应发育强度与居民行为显著正相关,经济产业结构变化等对UHI时空格局演变具有明显驱动作用。（3）研究区域热场分布与城区建筑格局和路网分布具有高耦合性,根据UHI全景转换图谱,研究区域的UHI现象主要分布在市中心核心商圈、高密度住宅区、经济开发区和新增产业园区。（4）综合多角度分析结果,本文建议进一步优化稳定热岛区和过渡热岛区城市空间结构,利用水系、防护林带等建设城市绿色廊道,建立城市完整绿色生态网络。城市环境的气候变化适应战略需要足够的知识系统,本课题研究成果以期为城市规划者组织和设计更具抵抗力和弹性的城市空间形态提供参考。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景与意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 基于遥感的地表温度反演
•     1.2.2 城市热岛定量分析
•     1.2.3 城市热岛影响因素研究
•   1.3 研究目的及研究内容
•   1.4 技术路线
•   1.5 本文的组织结构
• 第2章 研究方法与数据
•   2.1 研究区域及数据源
•     2.1.1 研究区概况
•     2.1.2 数据源介绍
•   2.2 数据预处理
•     2.2.1 基于多影像局部填充模型的影像去云
•     2.2.2 Landsat7 影像条带修复
•   2.3 城市热岛研究方法
•     2.3.1 地表温度反演算法
•     2.3.2 城市热岛空间格局量化方法
•     2.3.3 城市热岛影响因子计算
•   2.4 本章小结
• 第3章 城市热岛时空格局演变特征分析
•   3.1 地表温度反演及城市热岛区域识别
•   3.2 基于全局的城市热岛时空格局演变
•     3.2.1 城市热岛形态特征
•     3.2.2 城市热岛发育强度
•     3.2.3 城市热岛扩展速度
•     3.2.4 城市热岛迁移足迹
•   3.3 基于地域差异的城市热岛时空格局演变
•     3.3.1 基于环线城市结构的城市热岛评估
•     3.3.2 基于城区行政规划范围的城市热岛评估
•   3.4 本章小结
• 第4章 城市热岛影响因素分析
•   4.1 自然地理因素
•   4.2 经济地理因素
•     4.2.1 人口空间分布
•     4.2.2 人为热排放
•     4.2.3 经济产业因素
•     4.2.4 政策和政府行为因素
•   4.3 本章小结
• 第5章 城市热岛发展趋势预测与缓解措施
•   5.1 城市热岛与城市建筑格局的空间耦合
•     5.1.1 基于重心距离的空间耦合
•     5.1.2 基于路网密度的空间耦合
•   5.2 城市热岛发展趋势预测
•     5.2.1 城市热岛全景转换图谱分析
•     5.2.2 多角度综合的城市热岛发展趋势预测
•   5.3 多因素综合的UHI缓解策略
•   5.4 本章小结
• 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 周毅

导师: 齐华

关键词: 城市热岛,时空格局,自然地理,经济地理,多源数据,空间耦合

来源: 西南交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 气象学,环境科学与资源利用

单位: 西南交通大学

基金: 自然资源资产评价关键技术研究及应用示范—基于多源多尺度遥感影像的自然资源资产信息提取技术研究,立项编号:2017SZ0027,四川省科学技术厅

分类号: X16

DOI: 10.27414/d.cnki.gxnju.2019.000104

总页数: 62

文件大小: 4637K

下载量: 88