228基于遥感技术的城市热岛问题研究The Urban Heat Island Effect Research Based on Remote Sensing Technology■王传东■Wang Chuandong[摘要] 城市热岛效应是城市化带来的较为明显的副产品之一，对城市气候环境造成了巨大的影响。

遥感技术具有覆盖率广、同步观测等特点，在城市热岛问题研究中发挥着巨大的作用。

本论文总结了前人利用遥感技术在城市热岛问题方面的研究方法，为今后该方向的研究奠定了基础。

[关键词] 城市热岛效应遥感卫星数据源反演方法[Abstract] Urban heat island effect is brought by the urbanizationof the more obvious by-product of urban climate environmentcaused by the huge impact. Remote sensing techniquehas wide coverage, synchronous observation etc., in the urbanheat island in the study play a large role. This reading reportsumarizes the previous research methods in use of remote sensingtechnology in the urban heat island problems, for the futuredirection of the research laid the foundation.[Keywords] urban heat island effect, remote sensing, satellitedata, inversion method前言这些年来，随着气温的上升和城市化的加速发展，城市中的温暖条件对生态环境起到了关键作用。

城市热岛效应是其中最主要的特点，是指市区中的气温比郊区温度高，与地面最近的温度显示市区外温度变化幅度不大，而市区的温度很高，如同海上的一个个小岛高高凸起，这些小岛代表着温度比较
高的市区位置，因此被叫做城市热岛。

城市越来越大越来越多，使得这种现象越来越严重，对人民的生活造成了很不好的影响。

多年来，世界上的气象专家学者利用普通办法，对城市热岛形成的原因、危害，以及采取的对策进行了深入细致的研究。

不过，这些普通的研究方法存在着不小的局限性，计算的成果一般不是很准确，难以对城市热岛做很精密的布局特点分析。

随着遥感技术的逐渐崛起，科学家们开始利用先进的遥感技术对城市热岛效应进行研究，获得了很大的成功。

本文指出了利用遥感技术进行城市热岛问题研究的必要性和优越性，总结了前人对城市热岛问题的研究角度和研究方法，分析了各方法的数据来源、研究过程等，为今后的城市热岛问题的研究提供了基础。

一、研究内容1. 城市热岛问题的严峻性城镇的温度对城镇的环境起到很重要作用，对城镇的安全、卫生，方方面面产生着不小的影响。

因此，随着城市热岛问题日益严重，美国航空航天局和环境保护局在1997年一起成立了个项目，对华盛顿、纽约、伦敦、东京和柏林等城市，借用遥感技术对城镇夏天的城镇热岛进行分析以及采取解决办法。

2. 传统的研究方法结起来，对城市热岛的普通分析办法大体有2种。

（1）借用城镇中心与城镇边缘的比较好的天气资料对城市热岛
进行分析，这种分析出现在20世纪的80、90 年代。

分析主要运用天气气象站一般的观察资料，规律性较好，但由于城镇站点分布的不多，不能分析城市热岛的地方布局状态，并且观察的时间相对比较长，分辨率比较低。

（2）借助布局观察。

这个办法可以得到精确资料，不过投资的金钱物资有点过多，投入与得到的比例不划算。

这些办法比较起来，各有优缺点，而传统的研究方法主要是采用天气数据和选择观察连接起来，数据不是很全面，同时详细反应地表的辐射情况不大可能，所以对城市热岛的地表分布里面构造等特点的分析判断都比较艰难。

3. 利用遥感技术分析城镇热岛的情况的优势利用现代遥感技术，能同时观察变化的地表热量的布局和动态状况，布局清楚可见，对照明白清楚。

对城镇规划、城镇生活条件的不破坏和城镇比较好的生活条件的分析都有很重要的作用。

4. 利用遥感研究城市热岛问题的方法（1）遥感图像视频的数据的挑选遥感图像视频品种比较多，在分析判断时应该分析目标和需求，挑选合理的数据。

好的影像应该是形状变化小、图片清晰度高、得到和当时天气相结合的多个时段的遥感资料，很多专家选用Landsat对城市热岛进行分析。

当前，经常用的卫星热红外遥感资料如表1所示。

表 1 城市热岛遥感研究主要数据源与特性平台/传感器通道光谱范围/μm重复周期/d空间分辨率/m 使用范围NOAA 4 10.5～11.3/AVHRR 5 11.5～12.50.5 1 100 宏观热岛动态监测TERRA 31
10.78～11.28/MODIS 42 11.77～12.271 1 000 宏观热岛动态监测10 8.125～8.47511 8.475～8.82512 8.935～9.27513 10.25～10.95TERRA/ASTER14 10.95～11.6516 90 研究地表热场分布与下垫面覆盖类型、城区分布格局之间的关系LANDSAT/TM/ETM+6 10.4～12.5 16 120/60 描述热场的细部信息及城市地区的热岛效应（2）利用遥感研究城市热岛的大体办法当前，借用遥感技术分析城市热岛主要有3种办法：1）基于温度的反演方法。

热红外遥感观测到的是用热红外遥感探测到的以像素为单元的下垫面放射热度。

但亮温、地表热度、气体热度之间的联系非常紧密，所以对于热度的城镇观察办法变成为该分析城市热岛的最普遍的办法。

根据对处理热度不一样的办法，对热度的反演办法可以分为对于亮度热度的反演办法和对于地面热度的反演办法两种。

指数的反演方法，1990年几位科学家第一次采用AVHRR 采集得到的植物生长状况的指数评估观测由于城市热岛造成气体温度不同的效果。

研究证明，与地面放射同样，植物生长状况的指数与城镇和乡下之间的温度有着很大的差别，并且在说明低温天气的变动比较有好处。

不过，对于植物生长状况的指数反演方法在实践中有着很大的限制，原因是这个办法不太适合干燥天气的城镇与冬天没有植物的城镇。

2）对于“温度景色”的观测办法。

对于温度景色的观察办法是借用的GIS 和遥感技术，利用景色生活状态学的知识研究城镇的温度，组成的一系列热环境空间布局和过程分析办法与评论系统。

对城镇温度环境的空间布局与动作体态的发展特点进行研究，有很好的研
究效果。

三、结论与展望遥感技术的逐渐成熟，城市热岛的分析利用遥感技能方法已较为成熟，为城市热岛问题的研究做出了巨大的贡献。

本文总结了前人在该方面的研究成果，对遥感数据的选择、遥感监测方法的使用进行了归纳。

放眼未来，利用遥感技术对城市热岛问题的研究可从以下几个方面深入：（1）利用多源数据对城市热岛问题进行研究。

目前，用于城市热岛问题研究的遥感数据较多，且各具有各自特点。

通过本文对各数据特点的分析，在今后的研究中，可以综合各数据的特点，采用多源数据进行研究。

例如可利用高空间分辨率的Landsat TM 数据分析城市热岛的空间分布特征，并结合高时间分辨率的MODIS数据探讨城市热岛的时间特征，这样可以更加全面客观地研究城市热岛问题。

（2）大气温度与遥感反演的地面热度的联系应该继续探索。

通过遥感数据获取的地面热度并不完全等于大气温度。

由于城市的下垫面热力差异大、空间三维结构复杂、城市高大建筑物在遥感影像上形成混合像元等，地温和气温的关系十分复杂，二者之间的关系有待深入研究。

（3）对地表温度仍需寻找更好的算法进行精确反演。

虽然目前提出的反演算法已取得了较好的结果，但由于地表下垫面的复杂性和混合像元的问题，对地表温度的精确反演仍需开展进一步的研究。

参考文献
彭少麟,周凯乙,叶有华等.城市热岛效应研究进展[J].生态环境,2005(04).（作者单位：武汉大学城市设计学院，武汉 430072）
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