基于Landsat数据的城市热岛变化分析——以南京市为例.docx

基于Landsat数据的城市热岛变化分析——以南京市为例
摘要
本文利用Landsat数据对南京市的城市热岛变化进行了分析，旨在探讨城市化对城市温度的影响。通过对不同年份的遥感数据进行处理，得出了南京市的地表温度和NDVI值以及城市热岛强度随时间的变化趋势。结果表明，南京市的城市热岛强度随着人口和城市建设的增长而增强，地表温度呈现出逐年上升的趋势，而NDVI值则呈现出逐年下降的趋势。同时，通过对城市热岛形成机理的探讨，阐述了城市化对城市热岛的影响和防治措施，以期为城市规划和生态环境保护提供参考。
关键词：Landsat；城市热岛；地表温度；NDVI；南京市
Abstract
ThispaperusesLandsatdatatoanalyzetheurbanheatislandchangesinNanjing,aimingtoexploretheimpactofurbanizationonurbantemperature.Byprocessingremotesensingdataofdifferentyears,thechangesoflandsurfacetemperatureandNDVIvalue,aswellasurbanheatislandintensityovertimeinNanjingcitywereobtained.TheresultsshowthattheurbanheatislandintensityinNanjingcityhasbeenstrengthenedduetotheincreaseofpopulationandurbanconstruction,andthelandsurfacetemperaturehasshownanupwardtrendyearbyyear,whiletheNDVIvaluehasshownadownwardtrendyearbyyear.Atthesametime,bydiscussingtheformationmechanismofurbanheatisland,theimpactofurbanizationonurbanheatislandandpreventionmeasureswereelaborated,inordertoprovideareferenceforurbanplanningandecologicalenvironmentalprotection.
Keywords:Landsat;urbanheatisland;landsurfacetemperature;NDVI;Nanjingcity
1.研究背景及意义
城市热岛是指城市中心区域比郊区气温高的现象，其主要原因是城市中心区域的建筑物和人口密度高，而郊区则相对稀疏。城市热岛不仅影响了城市的生态环境，还会对人们的生活造成不良影响。当前，随着城市化进程的加速，城市热岛现象日益严重。因此，研究城市热岛变化，探讨城市化的影响因素，具有重要的现实意义和理论价值。
南京市是中国重要的历史文化名城和现代化国际化城市，也是十大人口城市之一，人口数量呈增长趋势。然而，随着城市化进程的快速发展，南京市的城市热岛现象日益严重，对城市生态环境和生活质量产生了负面影响。因此，研究南京市的城市热岛变化，探讨城市化与城市热岛的关系，对南京市的城市规划和生态环境保护具有重要的意义。
2.数据和方法
2.1数据来源
本文使用Landsat卫星数据，包括1986年、1996年、2006年、2016年的多期遥感影像数据和DEM（数字高程模型）数据。遥感影像数据由美国地质调查局（USGS）提供，分辨率为30米。DEM数据由国家测绘局提供，分辨率为30米。
2.2方法
本文采用两种方法分别计算地表温度和NDVI值，并通过趋势分析法计算城市热岛强度随时间的变化趋势。
2.2.1地表温度计算方法
地表温度是反映城市热岛现象的重要指标之一。本文采用Kauth-Thomas算法计算地表温度。该方法基于多波段遥感数据，可有效消除反射辐射和大气扰动的影响，获得地表温度。
2.2.2NDVI计算方法
NDVI（归一化植被指数）是反映植被分布情况的指标之一。本研究使用标准化后的红光（R）和近红外(NIR)波段计算NDVI值。计算公式如下：
NDVI=(NIR–R)/(NIR+R)
其中，NIR为近红外波段的反射率，R为红光波段的反射率。NDVI值的范围是-1到1之间，其值越大表示植被覆盖率越高。
2.2.3城市热岛强度计算方法
城市热岛强度是比较城市中心区域和郊区气温差异大小的指标。本文采用趋势分析法计算城市热岛强度。计算公式如下：
I=(Tc–Tr)/Tc
其中，I为城市热岛强度，Tc为城市中心区域的平均地表温度，Tr为郊区的平均地表温度。城市热岛强