基于遙感的北京市近地表城市熱島效應(yīng)研究.pdf

1、利用遙感數(shù)據(jù)對城市熱島效應(yīng)的監(jiān)測是進行城市熱島效應(yīng)監(jiān)測的重要手段，傳統(tǒng)遙感監(jiān)測法研究方面主要集中于對城市地表溫度或亮度溫度的分析，反映的是地表城市熱島效應(yīng)。而針對于近地表氣溫所表征的城市熱島效應(yīng)的研究較少。本文選取北京市作為研究區(qū)，采用2004年9月8日和2011年7月26日北京市Landsat5/TM遙感影像，通過單通道算法提取地表溫度(LST)，并計算歸一化植被指數(shù)(NDVI)、改進的歸一化差異水體指數(shù)(MNDWI)、地表反照率(A

2、lbedo)以及歸一化建筑指數(shù)(NDBI)，另外加入高程(Altitude)總共6個對近地表氣溫有影響的環(huán)境因子作為自變量，利用隨機森林模型和多元回歸統(tǒng)計模型對近地表氣溫（即百葉箱高度處氣溫）進行計算，反演得到北京市近地表日最高氣溫，對兩種模型的計算結(jié)果進行分析，選取效果較好的隨機森林模型所反演的近地表氣溫進行城市熱島效應(yīng)分析。利用隨機森林模型反演出的近地表氣溫開展城市熱島的研究，并與基于地表溫度計算的熱島指數(shù)作對比。同時對不同下墊面類

3、型對城市熱島效應(yīng)的影響做出探討。主要結(jié)論如下:
　　(1)創(chuàng)新性的引入隨機森林模型對近地表氣溫進行估算，得到精度較高的面狀近地表氣溫數(shù)據(jù)。其2004年的近地表氣溫平均絕對誤差(MAE)為1.11℃、均方根誤差（RMSE）為2.02℃;2011年的近地表氣溫MAE為0.82℃、RMSE為1.09℃。將其與多元回歸統(tǒng)計方法進行對比，多元回歸統(tǒng)計方法2004年的MAE為1.18℃，RMSE為1.82℃，2011年MAE為0.87℃，RM

4、SE為1.17℃，隨機森林模型的整體精度優(yōu)于多元回歸統(tǒng)計方法的精度，隨機森林更具有優(yōu)勢。并對各個因子的對近地表氣溫反演模型重要性進行分析，結(jié)果表明，LST對近地表氣溫最為重要，對模型影響最大，Altitude次之。
　　(2)利用隨機森林模型得到的近地表氣溫數(shù)據(jù)進行城市熱島效應(yīng)分析，北京市城市熱島效應(yīng)顯著，整個城市呈現(xiàn)出中心城區(qū)氣溫高，四周郊區(qū)氣溫較低的分布，與實測資料分布結(jié)果一致。并2011年7月26日的城市熱島效應(yīng)較之2004

5、年9月8日的城市熱島效應(yīng)有加劇。除中心城區(qū)外，海淀區(qū)、朝陽區(qū)、豐臺區(qū)這三個城市功能拓展區(qū)大部分已變成高溫區(qū)和次高溫區(qū)，并且房山區(qū)、大興區(qū)以及平谷區(qū)也都出現(xiàn)了高溫及次高溫現(xiàn)象。低溫區(qū)分布在城市邊緣以及延慶區(qū)和門頭溝區(qū)中的山地。
　　(3)研究區(qū)城市熱島強度與下墊面的關(guān)系呈現(xiàn)出:城鎮(zhèn)的城市熱島強度最高，裸地次之，林地最低的分布特點。進一步探究植被與不透水面對城市熱島效應(yīng)的影響，NDVI與熱島強度之間存在明顯的負相關(guān)性，隨著NDVI的升