乐山市城市热岛效应反演
2019-03-26
(成都理工大学 四川 成都 610059)
城市热岛效应，是指城市因大量的人工发热、建筑物和道路等高蓄热体增加及绿地减少等因素，造成城市“高温化”。这一现象的具体表现是：在一个城市中，城市区域的温度始终要高于周边的郊区的温度，即在城市周边的温度呈现出一种环形的相对的低温。因为其形象像海中的岛屿，因此将此称之为热岛效应。随着城市的发展，导致城市结构的快速变化。构成人造表面的混凝土，沥青等人造材料和增加的道路建设，反照率等与由水，土壤，植被，建筑物和道路形成这些天然表面相比是小的，并且热电容大，这是更容易储存入射的太阳辐射。因此，小城市热岛效应也不容忽视。
一、研究方法和内容
首先，进行植被覆盖度提取。然后做地表比辐射率的反演，在研究的过程中，将遥感影响的地类大致分为水体、植被构成的自然表面以及建筑构成的人工表面三类，结合NDVI、植被覆盖度数据对研究区域内的地表比辐射率进行反演。之后进行乐山市地表温度的反演，利用预处理后的TM6高增益波段数据，应用Artis&Camahan 提出的辐射校正温度反演法，分别对多期影像进行陆地表面温度反演，得到这几期影像研究区域范围内的陆地表面热场分布图。分别对多期影像进行陆地表面温度反演，得到的这几期影像研究区域范围内的陆地表面热场分布图。
二、乐山市地表温度的空间分布与热岛强度的变化特征分析
结合GIS 平台，将原本的黑白图像拉伸，生成有利于分辨的彩图。对生成的乐山市及其周边地区温度分布图进行直观的分析，查看出城市热岛效应对其的影响，将乐山市市中区、沙湾区、五通桥区的居民分布点状况与草地、林地分布区域分别和乐山市地表温度分布图进行叠加分析。找出城市热岛效应与居民聚集点的关系和以植被作为下垫面的情况下，对城市热岛效应会造成什么样子的影响。
将得到的陆地表面热场分布图，结合GIS 平台，对高温区域的空间分布特征进行分析。根据获取的遥感影像拍摄的时候，地表温度反演数据用GIS空间分析工具标准化，并通过比较法，乐山市和关系之间的城市热岛强度变化的进一步分析分析。
三、乐山市地表温度分布分析
将反演得到的陆地表面温度数据进行归一化处理，采用arcgis进行分析，采用对比法进行分析，运用地图代数中的栅格计算器进一步分析乐山市热岛强度与城市变化之间的关系。
四、整体分析
通过对首先通过对几期热场分布图的观察，可以很明显的发现，无论在哪一时期，乐山市市中区学校与车站的的温度要高于附近。可以明显看出因为有大渡河、青衣江等水系的存在导致水系附近温度与周围的温度有明显的温差。在水系周围的温度有十分明显的降低。而在市中区的热岛效应更为明显，在位于乐山市市中区的水系交汇处的温度较周围的温度明显偏低，但是在一片较低温度的环境中因为肖坝路附近的温度明显要高一些。且以市中区为中心有明显的热场强度较高的区域在中心城区形成了一个环形。这是因为：人流量大，人口密度高。在人口密度大的区域常常热场强度较高。
下垫面为建筑物与道路构成的人工表面。会更加的吸热，使局部温度升高。市中区所处位置的城市化水平相对较高，经济发达、人口众多且人口密度大、建筑物密集、人工表面的面积较高、植被覆盖度较低。
在温度分布图上可以看出，在河流区域的温度明显低于周边，而在河流两岸的温度明显有着升高，因此在图上可以发现一个有趣的现象，那就是在一片长条形的区域上是绿色的代表低温的地方，这里其实是河流，而在这片低温区域两侧却呈现出高温区域。温度的反差非常的明显。这是因为中国自古以来都有着居住在大河两岸的冲积平原、河口三角洲以及沿海平原地区的传统。因为在那里地形平坦，土壤肥沃，水源充足，农业发达所以自然而然的人口集中。到了现代科技发达，对于自然有着改造能力。虽然不用考虑以上的那些原因，但是因为习惯等的因素，依旧在河岸两边聚集了大量的人口。因此在2008、2009、2014年乐山市及其周边地区温度分布图中可以清楚看到在河流两岸的温度反而比别处许多地方更高。
五、总结
本文基于六期Landsat TM 遥感影像，运用Artis&Camahan 的辐射校正温度反演法，得到2008 年、2009 年、2014 年乐山市的热场强度分布图。在GIS 平台下，对高温区域的空间分布特征进行分析，对2008年与2009年的温度进行对比分析；2009年与2014年的温度进行对比分析；对2014年地区温度分布与居民点分布进行对比分析；对2014年地区温度分布与林地、草地分布进行对比分析得出如下结论：
在居民居住地等人流量大、下垫面为人工表面，反照率较小，而热容性较大的影响，使热场强度明显高于周围区域。
当有居民居住地的地方常常会使那一片区域温度都有提高，而绿化充足的地方会使附近区域的温度降低有着一定的影响。
在以林地、草地为主的，下垫面为植被的区域，热场强度较低。
植树造林能够有效缓解热岛效应的影响。绿化面积变大的同时，高温面积有显著的减少。
