基于遥感技术的城市热岛效应研究综述作者：林悦瑜来源：《海峡科学》2011年第09期
[摘要] 该文对城市热岛效应的概念、产生原因及其危害进行了介绍，着重论述了遥感技术在城市热岛效应研究与监测过程中的作用，并综述了福州、北京、南京和武汉四个城市的热岛效应研究。
[关键词] 城市热岛效应 植被指数 城镇化 遥感技术
1 引言
近年来，城市热岛效应越来越受到人们的关注，国内外的许多专家和学者也都对城市热岛效应进行了大量的研究，从城市热岛的产生原因、危害和防止等方面入手，取得了很大的进展。随着遥感技术等现代科技的广泛应用，在新技术的支持下，城市热岛效应的研究也进入了一个新阶段。
2 城市热岛效应概述
2.1 城市热岛效应的概念
城市热岛通常是指在气温上，城区气温高、郊区气温低的现象，在温度空间分布上，城市犹如一个温暖的岛屿。城市热岛是一种城市公害，尤其是在中低纬度地区的夏季，它使原来就比较高的气温更高了。城市热岛效应加剧了城市高温出现的频率和高温灾害，并因此带来了巨大的经济损失。
2.2 城市热岛效应产生的原因及其危害
2.2.1城市热岛效应产生的原因
产生城市热岛效应的主要因素有:（1）市区人口密度、建筑物密度高。(2)人为排热和大气污染严重。(3)城区内绿地面积少，而裸露地表和反射率较高的人工建筑物和地表较多。(4)有集中的人工热源。
2.2.2城市热岛效应的危害
城市热岛效应的危害主要包括：（1）市区高温对人的影响。经研究发现，人口死亡率与温度密切相关，气温高于34摄氏度，死亡率明显增加。（2）促使光化学烟雾的形成。高温季节，汽车尾气和工厂排放废气中的氮氧化物和碳氢化物，经光化学反应形成一种蓝色的烟雾，在热岛的影响下，形成二次污染物。热岛的强度越大，这种光化学烟雾就越大，危害就越强。（3）热岛效应加重了城区的污染，增加对能源的需求。由于热岛的存在，增强了逆流效应，使原本扩散到郊区的污染气体又重新地被吹回市区，增强了市区空气的污染。
3 遥感技术与城市热岛效应
3.1 城市热岛效应的监测方法
目前，对城市热岛效应的监测方法主要有以下几种：
3.1.1 气象站法。传统的热岛效应运用气象站历史数据，选取若干个温度指标，分析一个城市或区域在不同发展阶段热岛特征变化情况。气象站数据可以描述城市热岛的历史演变过程。
3.1.2 定点观测法。根据城市热岛空间分布状况，定点观测可以从水平和垂直方向 2 个方面考虑。其中，城市热岛水平分布特征一般是选用城郊若干个典型的位置，进行数项温度气候指标的测定比较；或者是利用横穿城市剖线进行观测研究。
3.1.3 运动样带法。运动样带法通常是在车辆上安装气温测定传感器，并连接着一个便携式的数据采集器。一般数据每16s采集一次，车速保持在20～30km/h，传感器安装在距车顶0.6m，距地面1.45m 高处，以避免发动机和尾气热量的影响。
3.1.4 遥感测定法。根据地物在不同波段辐射值的差异，利用热红外传感器对城市地表温度进行大面积观测，通过计算得到地物热量空间分布。
3.1.5 模拟预测。城市热岛效应常用研究模型有统计模型、能量平衡模型、数值模型、解析模型和物理模型等。
3.2 城市热岛效应的遥感调查
最早利用遥感手段进行的热岛效应研究可以追溯到1972年，Rao首次将遥感技术应用于城市热岛效应的研究[1]。从那以后，遥感技术就被广泛用于城市热岛的研究中。其数据源主要包括航天、航空和地面的数据。目前，城市热岛效应的遥感监测方法主要有：基于温度的热岛监测方法、基于植被指数的热岛监测方法、基于“热力景观”的热岛监测方法等。
3.2.1基于温度的热岛监测方法
由于热红外遥感记录的是地表物体的发射辐射、环境及大气的辐射之和，可方便地换成卫星亮温。卫星亮温、地温和气温三者之间关系密切，因而基于温度的城市热岛监测方法便成为进行城市热岛研究最常用、最直观的方法[2]。根据处理温度手段的不同温度监测方法又可以分为两小类：基于亮度温度的监测方法和基于地表温度的监测方法。基于亮温进行城市热岛研究一般都假设由于城市区域范围有限，可以认为研究区水汽状况近似一致，因而大气对辐射亮温的影响可以忽略。但是，由于地表热辐射在其传导过程中受到大气和辐射面的多重影响，卫星遥感所观测到的热辐射强度已不再是单纯的地表热辐射强度，亮温同地表真实温度往往相差很大，有时达到5～6K，因而使用亮温直接进行城市热岛研究有着很大的局限性[3]。
本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/2564fc7fee06eff9aef807ef.html
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