樂山市城市熱島效應(yīng)反演

(成都理工大學 四川 成都 610059)

城市熱島效應(yīng)，是指城市因大量的人工發(fā)熱、建筑物和道路等高蓄熱體增加及綠地減少等因素，造成城市“高溫化”。這一現(xiàn)象的具體表現(xiàn)是：在一個城市中，城市區(qū)域的溫度始終要高于周邊的郊區(qū)的溫度，即在城市周邊的溫度呈現(xiàn)出一種環(huán)形的相對的低溫。因為其形象像海中的島嶼，因此將此稱之為熱島效應(yīng)。隨著城市的發(fā)展，導(dǎo)致城市結(jié)構(gòu)的快速變化。構(gòu)成人造表面的混凝土，瀝青等人造材料和增加的道路建設(shè)，反照率等與由水，土壤，植被，建筑物和道路形成這些天然表面相比是小的，并且熱電容大，這是更容易儲存入射的太陽輻射。因此，小城市熱島效應(yīng)也不容忽視。

一、研究方法和內(nèi)容

首先，進行植被覆蓋度提取。然后做地表比輻射率的反演，在研究的過程中，將遙感影響的地類大致分為水體、植被構(gòu)成的自然表面以及建筑構(gòu)成的人工表面三類，結(jié)合NDVI、植被覆蓋度數(shù)據(jù)對研究區(qū)域內(nèi)的地表比輻射率進行反演。之后進行樂山市地表溫度的反演，利用預(yù)處理后的TM6高增益波段數(shù)據(jù)，應(yīng)用Artis&Camahan 提出的輻射校正溫度反演法，分別對多期影像進行陸地表面溫度反演，得到這幾期影像研究區(qū)域范圍內(nèi)的陸地表面熱場分布圖。分別對多期影像進行陸地表面溫度反演，得到的這幾期影像研究區(qū)域范圍內(nèi)的陸地表面熱場分布圖。

二、樂山市地表溫度的空間分布與熱島強度的變化特征分析

結(jié)合GIS 平臺，將原本的黑白圖像拉伸，生成有利于分辨的彩圖。對生成的樂山市及其周邊地區(qū)溫度分布圖進行直觀的分析，查看出城市熱島效應(yīng)對其的影響，將樂山市市中區(qū)、沙灣區(qū)、五通橋區(qū)的居民分布點狀況與草地、林地分布區(qū)域分別和樂山市地表溫度分布圖進行疊加分析。找出城市熱島效應(yīng)與居民聚集點的關(guān)系和以植被作為下墊面的情況下，對城市熱島效應(yīng)會造成什么樣子的影響。

將得到的陸地表面熱場分布圖，結(jié)合GIS 平臺，對高溫區(qū)域的空間分布特征進行分析。根據(jù)獲取的遙感影像拍攝的時候，地表溫度反演數(shù)據(jù)用GIS空間分析工具標準化，并通過比較法，樂山市和關(guān)系之間的城市熱島強度變化的進一步分析分析。

三、樂山市地表溫度分布分析

將反演得到的陸地表面溫度數(shù)據(jù)進行歸一化處理，采用arcgis進行分析，采用對比法進行分析，運用地圖代數(shù)中的柵格計算器進一步分析樂山市熱島強度與城市變化之間的關(guān)系。

四、整體分析

通過對首先通過對幾期熱場分布圖的觀察，可以很明顯的發(fā)現(xiàn)，無論在哪一時期，樂山市市中區(qū)學校與車站的的溫度要高于附近?？梢悦黠@看出因為有大渡河、青衣江等水系的存在導(dǎo)致水系附近溫度與周圍的溫度有明顯的溫差。在水系周圍的溫度有十分明顯的降低。而在市中區(qū)的熱島效應(yīng)更為明顯，在位于樂山市市中區(qū)的水系交匯處的溫度較周圍的溫度明顯偏低，但是在一片較低溫度的環(huán)境中因為肖壩路附近的溫度明顯要高一些。且以市中區(qū)為中心有明顯的熱場強度較高的區(qū)域在中心城區(qū)形成了一個環(huán)形。這是因為：人流量大，人口密度高。在人口密度大的區(qū)域常常熱場強度較高。

下墊面為建筑物與道路構(gòu)成的人工表面。會更加的吸熱，使局部溫度升高。市中區(qū)所處位置的城市化水平相對較高，經(jīng)濟發(fā)達、人口眾多且人口密度大、建筑物密集、人工表面的面積較高、植被覆蓋度較低。

在溫度分布圖上可以看出，在河流區(qū)域的溫度明顯低于周邊，而在河流兩岸的溫度明顯有著升高，因此在圖上可以發(fā)現(xiàn)一個有趣的現(xiàn)象，那就是在一片長條形的區(qū)域上是綠色的代表低溫的地方，這里其實是河流，而在這片低溫區(qū)域兩側(cè)卻呈現(xiàn)出高溫區(qū)域。溫度的反差非常的明顯。這是因為中國自古以來都有著居住在大河兩岸的沖積平原、河口三角洲以及沿海平原地區(qū)的傳統(tǒng)。因為在那里地形平坦，土壤肥沃，水源充足，農(nóng)業(yè)發(fā)達所以自然而然的人口集中。到了現(xiàn)代科技發(fā)達，對于自然有著改造能力。雖然不用考慮以上的那些原因，但是因為習慣等的因素，依舊在河岸兩邊聚集了大量的人口。因此在2008、2009、2014年樂山市及其周邊地區(qū)溫度分布圖中可以清楚看到在河流兩岸的溫度反而比別處許多地方更高。

五、總結(jié)

本文基于六期Landsat TM 遙感影像，運用Artis&Camahan 的輻射校正溫度反演法，得到2008 年、2009 年、2014 年樂山市的熱場強度分布圖。在GIS 平臺下，對高溫區(qū)域的空間分布特征進行分析，對2008年與2009年的溫度進行對比分析；2009年與2014年的溫度進行對比分析；對2014年地區(qū)溫度分布與居民點分布進行對比分析；對2014年地區(qū)溫度分布與林地、草地分布進行對比分析得出如下結(jié)論：

在居民居住地等人流量大、下墊面為人工表面，反照率較小，而熱容性較大的影響，使熱場強度明顯高于周圍區(qū)域。

當有居民居住地的地方常常會使那一片區(qū)域溫度都有提高，而綠化充足的地方會使附近區(qū)域的溫度降低有著一定的影響。

在以林地、草地為主的，下墊面為植被的區(qū)域，熱場強度較低。

植樹造林能夠有效緩解熱島效應(yīng)的影響。綠化面積變大的同時，高溫面積有顯著的減少。