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北京地区地表温度空间分布特征及其与下垫面关系研究

王今殊  
【摘要】: 本文主要利用北京地区1999年7月1日的Landsat7/ETM+数据,在RS和GIS技术的支持下,以地表温度(LST, Land Surface Temperature)的遥感定量反演以及土地利用/覆盖分类为基础,对北京地区地表温度空间分布特征及其与下垫面的关系进行研究,揭示地表覆盖特征对城市热环境的影响,为城市合理规划及缓解城市热环境恶化提供科学参考。 本研究中用热岛比率指数(URI, urban heat island ratio index)表征地表温度的空间分布差异。通过计算北京市城区(包括东城区、西城区、崇文区和宣武区)及所辖区、县共15个区域、五环路内各环线间区域,以及以故宫为中心的8个方向剖线缓冲区区域的热岛比率指数,定量分析其地表温度空间分布特征。结果表明北京地区地表温度空间分布存在明显的差异。总体上城区整体处于次高温区,局部表现为高温区,并且在城区以外的辖区出现了多热岛中心分布的特征;对城区及辖区热岛比率指数分析发现,热岛比率指数最大的区域并不是城区,而是顺义区,为0.6210,其平均地表温度在各区域中也最高,为38.08℃。城区大部分处于次高温区中,热岛比率指数为0.6118,平均地表温度为37.18℃;五环内区域的平均地表温度为36.97℃,五环以外区域的平均地表温度为35.18℃;对于五环内各环线间的区域,四环至三环间的区域热岛比率指数最高,为0.6327,其平均地表温度为37.48℃;就8个方向剖线的缓冲区分析来看,东向和南向热岛比率指数较高,而西向和北向较低。 本研究中用遥感监督分类的最大似然法进行土地利用/覆盖分类,通过遥感影像的波段计算得到归一化植被指数(NDVI, Normalized Difference Vegetation Index)及归一化建筑指数(NDBI, Normalized Difference Build-up Index),分别分析地表温度及热岛比率指数与土地利用/覆盖类型、归一化植被指数、归一化建筑指数的关系,揭示下垫面特征对地表温度空间分布特征的影响。研究结果表明不同的土地利用/覆盖类型其地表温度不同,林地、水体地表温度较低,城市建设用地、裸壤等地表温度较高;地表温度随NDBI值的升高而升高,随NDVI值的升高而降低,与NDVI呈负相关(r=0.7044);不同的下垫面性质对地表温度的影响不同,水体、绿地能降低热岛发育程度,而城市不透水层的增加会增强热岛发育程度。


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