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《武汉大学》 2017年
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武汉及城市圈热环境时空精细遥感分析

黄立文  
【摘要】:城市热岛效应表现为城市中的温度要明显高于城郊或者周围农村的现象,随着城市化进程的加剧,城市热岛效应越来越严重,将会严重影响城市居民生活质量以及人体健康,同时也会恶化全球变暖效应,因此研究并认知城市热岛及城市热环境分布特征和影响因素十分必要。目前,遥感技术已经广泛的应用于城市热环境研究中,其大范围同步观测的特性可以满足城市热环境空间连续分析的需求。但是遥感数据容易受到传感器故障以及云层覆盖的影响,并且单一遥感数据存在时间分辨率和空间分辨率不可兼得性问题,这使得遥感数据用于城市热环境研究时不可避免的会存在时空不连续问题,它极大的阻碍了精细化城市热环境研究的进展。这种遥感数据供应与需求之间的矛盾在城市热环境研究中非常普遍。为了解决这个问题,本研究利用遥感数据多时相以及多传感器融合技术,并结合 Terra/AquaMODIS、Landsat5TM、Landsat7ETM+、Landsat8 OLI/TIRS 以及NOAAAVHRR数据,提出了一种时空精细尺度地表温度数据生成策略,生成了武汉及武汉城市圈时间密集/长时序地表温度数据集。本论文首先在某一年内,研究武汉市城市热环境的昼夜和季节变化;然后,在时序上扩展,研究武汉市近26年来夏季城市热环境的年际演变特征;最后,在空间上延伸,研究整个武汉城市圈2002年到2015年近14年来城市圈热环境演变规律。主要研究内容如下:(1)武汉市城市热环境昼夜和季节精细化分析采用时空精细尺度地表温度数据生成策略并且结合Terra MODIS,Landsat5 TM,Landsat7 ETM+影像数据,生成武汉市某一年内时间密集精尺度(Landsat尺度)昼夜地表温度数据集。基于该数据集,主要分析三个目标:1)精细化分析武汉市白天和夜晚城市热岛效应随着季节变化的差异性,2)精细化分析不同季节中武汉市白天和夜晚城市热岛效应的差异性,3)结合归一化植被指数(NDVI),植被丰度(VF)以及不透水层面积(ISF)等数据,分析影响武汉市白天和夜晚城市热岛效应随着季节变化的因素。(2)长时序精尺度武汉市热环境年际演变分析采用时空精细尺度地表温度数据生成策略并且结合NOAA AVHRR,Terra MODIS,Landsat5 TM,Landsat7 ETM+,Landsat8 OLI/TIRS 影像数据,生成武汉市1988到2016年近26年来夏季连续的Landsat尺度上的地表温度数据集。基于该数据集,从定性和定量两个角度分析武汉市这26年热环境形态演变规律。在定性研究中,分整体和局部精细化分析武汉市城市热环境形态的演变规律和引起转移的因素。在定量研究中,利用热聚集指数和传统热岛强度指标分析这26年来武汉市热岛强度的变化规律。最后,结合NDVI,VF和ISF数据生成武汉市近26年来夏季LST与NDVI,VF以及ISF的时空相关性三维图,分析引起热环境形态变化和热岛强度变化的原因。(3)武汉城市圈热环境演变及相互作用分析采用时空精细尺度地表温度数据生成策略并且结合Terra MODIS,Landsat5 TM,Landsat7ETM+,Landsat8TIRS/0LI影像数据,生成武汉城市圈2002年到2015年各城市的夏季和冬季昼夜地表温度数据集。在前面两个研究内容的基础上,将研究从单一的武汉市扩展到较大空间尺度的武汉城市圈研究中。首先,分别从定性和定量角度分析各个城市以及整个城市圈夏季和冬季昼夜热环境演变规律,重点分析各城市的热环境发展特征以及不同时期其热环境在城市圈中所处地位。然后结合城市间相互影响因素,重点分析各城市间城市热环境的吸聚作用。
【学位授予单位】:武汉大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X16;X87

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