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(duì)城市熱島效應(yīng)的監(jiān)測(cè)是進(jìn)行城市熱島效應(yīng)監(jiān)測(cè)的重要手段，傳統(tǒng)遙感監(jiān)測(cè)法研究方面主要集中于對(duì)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(duì)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(guò)單通道算法提取地表溫度(LST)，并計(jì)算歸一化植被指數(shù)(NDVI)、改進(jìn)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(gè)對(duì)近地表氣溫有影響的環(huán)境因子作為自變量，利用隨機(jī)森林模型和多元回歸統(tǒng)計(jì)模型對(duì)近地表氣溫（即百葉箱高度處氣溫）進(jìn)行計(jì)算，反演得到北京市近地表日最高氣溫，對(duì)兩種模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，選取效果較好的隨機(jī)森林模型所反演的近地表氣溫進(jìn)行城市熱島效應(yīng)分析。利用隨機(jī)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(jì)算的熱島指數(shù)作對(duì)比。同時(shí)對(duì)不同下墊面類

3、型對(duì)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(jī)森林模型對(duì)近地表氣溫進(jìn)行估算，得到精度較高的面狀近地表氣溫?cái)?shù)據(jù)。其2004年的近地表氣溫平均絕對(duì)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(jì)方法進(jìn)行對(duì)比，多元回歸統(tǒng)計(jì)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(jī)森林模型的整體精度優(yōu)于多元回歸統(tǒng)計(jì)方法的精度，隨機(jī)森林更具有優(yōu)勢(shì)。并對(duì)各個(gè)因子的對(duì)近地表氣溫反演模型重要性進(jìn)行分析，結(jié)果表明，LST對(duì)近地表氣溫最為重要，對(duì)模型影響最大，Altitude次之。
　　(2)利用隨機(jī)森林模型得到的近地表氣溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行城市熱島效應(yīng)分析，北京市城市熱島效應(yīng)顯著，整個(gè)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(shí)測(cè)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(yáng)區(qū)、豐臺(tái)區(qū)這三個(gè)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(qiáng)度與下墊面的關(guān)系呈現(xiàn)出:城鎮(zhèn)的城市熱島強(qiáng)度最高，裸地次之，林地最低的分布特點(diǎn)。進(jìn)一步探究植被與不透水面對(duì)城市熱島效應(yīng)的影響，NDVI與熱島強(qiáng)度之間存在明顯的負(fù)相關(guān)性，隨著NDVI的升