基于遥感技术的济南市城市热岛效应特征研究

论文摘要

随着城市化的发展,城市热岛的时空演化已经逐渐成为研究的热点。本文通过利用Landsat系列遥感卫星数据,选取济南市1990年,2009年和2017年10月份的遥感数据,采用辐射传输方程法反演各时期的地表温度。结合城市规划数据和城市道路数据,并提取各时期的用地类型数据,对济南市城市热岛的时空演变特征和影响因素进行研究,为构建济南市“生态宜居的环境友好型都市圈”提供有意义的研究参考。取得了以下研究结论:(1)济南市的地表温度反演数据表明:1990年,2009年和2017年济南市的平均地表温度呈现增长的态势,三个年份的地表平均温度分别为18.5℃、27.04℃、28.36℃。自1990年起济南市从空间分布上可以明显看出济南市存在着明显的城市热岛效应,中心热岛(热核区)覆盖区域大致由天桥区的南部,槐荫区的东部,市中区的北部和历下区的大部构成。(2)为了界定济南市城市热岛影响范围,便于进一步对城市热环境进行深入分析,本文对济南市的城市热岛强度进行分类提取。通过标准差分类法建立地表温度的等级差异,把济南市划分为7个热岛强度区间,分别为:强热岛效应区、中热岛效应区、弱热岛效应区、无明显效应区、弱冷岛效应区、中冷岛效应区、强冷岛效应区。按照对应像元得到各热岛强度分类的面积统计数据:1990年至2017年济南市的受城市热岛效应影响区域(包括强热岛区,中热岛区,弱热岛区)面积占全市面积比例由31.98%增加到2017年的37.36%。城市热岛区面积由1990年的2556.39km~2,增加到2017年的2984.96km~2。济南市的中部地区的城市热岛空间分布的突出特点是以主城区为强热岛辐射源,在空间分布上沿城市交通主干道分别链接东面的章丘区副热岛中心和西南方的长清区副热岛中心。自2009年起济南市的高温城市热场分布已经逐渐由“点—链式”发展为“链—面式”结构。(3)对济南市城市低温冷岛区的研究有以下的结论:济南市的城市低温冷岛区大致可分为分为南部山区带、中部黄河冷岛带、以及北部的平原带这三部分,这些区域大多为水域和绿植覆盖的区域,具有明显的用地类型指向。南部山区带低温冷岛面积最为广阔,黄河流域形成的低温冷岛覆盖区域形成了济南市天然的城市热岛的缓冲区域。济南市的冷岛区域对城市建成区的强热岛效应具有明显的削弱作用。(4)结合济南市的城市总体规划(2011—2022年)和城市经济指标数据,得出以下结论:在宏观上,济南市城市热岛区的时空发展趋势与济南市的城镇化发展趋势是相匹配的。济南市的热岛区域的扩张规模和速度无疑是受到地区政策的影响。(5)利用回归分析方法,采用乘幂、线性、指数三种数学模型定量分析济南市地表温度与植被覆盖度之间的关系。得出线性函数模型能够更好地解释济南市植被覆盖度与地表温度之间的相关关系这一结论。(6)本文利用监督分类方法对济南市的三个时期的土地利用数据进行提取,利用转换矩阵分析土地利用类型的转变对城市热岛效应的影响。从1990年到2017年的济南市的各类土地利用类型面积发生了比较大的变化,其中增幅最大的为城市建筑用地和农村建筑用地,与1990年相比分别增加了569.865km~2和127.326km~2。其中城市建筑用地与1990年相比扩大了近1.46倍。结合以上的研究可以看出济南市受城市热岛效应影响区域范围会有增加的趋势,城市热岛效应会日益严重,济南市的城市热环境不容乐观。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究的背景
•   1.2 研究的意义
•   1.3 国内外研究的现状
•     1.3.1 特大时空尺度下城市热岛效应研究
•     1.3.2 中小时空尺度范围下的城市热岛效应研究
•     1.3.3 较小时空尺度范围下的城市热岛效应研究
•   1.4 研究的主要内容和技术路线
•     1.4.1 研究的主要内容
•     1.4.2 研究的技术路线
• 第2章 研究区概况
•   2.1 地理位置
•   2.2 自然环境
•   2.3 社会经济概况
• 第3章 数据来源与预处理
•   3.1 数据的选择
•   3.2 影像预处理
•     3.2.1 辐射校正
•     3.2.2 大气校正
•     3.2.3 遥感掩膜
• 第4章 济南市地表温度的热场分析
•   4.1 遥感数据反演地表温度的理论基础
•   4.2 Landsat系列卫星地表温度反演模型
•   4.3 基于辐射传输方程算法的地表温度反演
•   4.4 济南市城市地表温度反演结果
•   4.5 济南市城市热岛效应时空演变特征研究
•     4.5.1 济南市城市热岛效应区的界定
•     4.5.2 1990年济南市城市热岛空间分布特征研究
•     4.5.3 2009年济南市城市热岛空间分布特征研究
•     4.5.4 2017年济南市城市热岛空间分布特征研究
•     4.5.5 济南市城市热岛效应时间演变特征
•     4.5.6 济南市城市热岛时空分布总体特征分析
•   4.6 济南市低温冷岛的时空特征研究
•     4.6.1 地表冷岛的空间总体分析
•     4.6.2 济南市中部黄河流域区低温区带的空间分析
•     4.6.3 济南市北部平原低温区的空间分析
• 第5章 济南市城市热岛时空分布的影响因素分析
•   5.1 济南市城市化发展与热岛效应的关系
•   5.2 城市植被覆盖度与济南市城市热场关系
•   5.3 土地利用类型转变与城市热场的关系
•     5.3.1 济南市城市土地利用类型信息提取
•     5.3.2 济南市城市热岛强度与土地利用类型的关系
•     5.3.3 1990年—2017年济南市城市土地利用变化分析
• 第6章 总结与展望
•   6.1 总结
•   6.2 不足与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 车俊毅

导师: 张秋根

关键词: 城市热岛,时空演变,土地利用,济南市

来源: 南昌航空大学

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: 南昌航空大学

分类号: X16

总页数: 67

文件大小: 11490K

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