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基于MODIS数据的重庆市热岛时空演变及机制研究

曾梦  
【摘要】:随着RS和GIS技术的快速发展,利用RS和GIS技术对地表温度变化进行动态监测,获取城市的热岛扩展趋势及时序变化规律,对改善城市生态环境,促进城市可持续发展具有十分重要的意义。 针对近年来重庆市城市地表温度日益增强的特点,本研究以重庆市都市功能核心区、都市功能拓展区和城市发展新区二大功能区作为研究区,通过对MODIS地表温度产品(MOD11A2)和植被指数产品(MOD13Q1)的研究,利用RS和GIS技术,经过空间分析与处理,结合矢量数据、社会经济数据以及DEM数据等相关数据,动态地分析了2003年至2012年10年研究区的地表平均温度、年际和季节的城市热岛变化的特点,以及研究区热岛显著区域(都市功能核心区与都市功能拓展区)的强热岛变化特点,并研究了城市化扩展、NDVI和社会因子与城市热岛效应的相关性。主要内容与结论如下: (1)以MODIS近10年的产品数据(MOD11A2),提取出研究区的LST数据,得到研究区的地表温度年均变化图,10年中各年的年均LST的空间分布特征均表现为“中部高四周低、平缓地区高山地岳陵低、低覆盖地高水域低”。 (2)对研究区的城市热岛效应分布特征进行研究。研究区的热岛主要是在研究区中心(都市功能核心区)聚集,并向四周扩散。地理统计比较了研究区23个区县的强热岛面积分别占各个区县面积的比例,所占例较大的主要是在都市功能核心区及四周,特别是渝中区,儿乎整个辖区都处于强热岛区;而四周郊区强热岛像元数占各区县总像元比例则较小。 (3)对研究区的热岛效应的分布特征按年际、季节变化进行分析研究。根据所获取的地表温度与研究区郊区的温差划分出了热岛强度等级层次,按季度变化来看研究区的热岛强度在夏季最强,春秋季次之,冬季最弱;年际变化研究区强热岛面积逐年不断扩大,随着城市化进程有明显的上升趋势。 (4)构建7个环1个圆的环形系统,针对热岛变化的显著区域(都市功能核心区与都市功能拓展区),对城市热岛效应进行细化研究。在7环1圆中,第1环至4环10年中均有强热岛像元的分布,其中在2-4环内分布最多,而在3-4环的强热岛像元有明显的随时间变化增多的趋势;第5环中,在2007年之前无强热岛像元存在,但随后逐年增多;第6至8环中,均是在2010年后才有强热岛像元的出现,之后每年都有增多的趋势。表明城市人口密集、业态丰富的区域,城市热岛效应显著;且随着时间的变化,城市化逐年扩张,使得强热岛中心的范围也随之扩张。 (5)通过对研究区10年的城市化扩展与热岛中心扩展的变化趋势分析发现,城市化扩展与热岛中心的扩展具有高度的空间、时间一致性,表明城市化扩展在城市热岛形成过程中起主导作用;研究区热岛强度与NDVI值呈负相关,对研究区不同年份热岛强度与NDVI的相关性分析表明,NDVI值的强弱能在一定程度上反映出热岛强度;热岛比例指数与人口密度呈明显的正相关关系。


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