（成都理工大学地球科学学院 四川 成都 610059）
摘要：以青岛市2017年的Landsat8 OLI/TIRS影像为数据源，借助遥感和GIS手段，运用IB算法对青岛市热岛特征进行研究，结果表明：青岛的热岛区主要集中在市北、李沧、城阳、即墨等经济社会比较发达、人口、建筑密度较高的城区和各个区市的行政中心及工业区周围，而植被覆盖较大的山区，水体（河流、水库、池塘、湖泊等）等地则形成较为明显的绿岛区；加强城市绿化，合理规划城市布局，减少热排放是缓解城市热岛的重要手段。
关键词：热岛效应；地表温度； Landsat8；遥感
0 引言
近年来，随着社会经济的飞速发展，城市化进程不断加快，一系列城市气候和环境问题随之而来，城市热岛效应作为其中的显著问题之一，成为人们关注的热点。城市热岛效应指的是城市内部气温明显高于外围郊区的现象[1]。城市热岛作为一种城市公害，给人们的生产、生活带来了极大的不便，研究城市热岛效应，对于减少城市能源消耗，降低环境污染，改善人们的健康水平等具有重要的意义[2]。常规的热岛效应研究主要基于气温监测点及地面气象站获取的温度数据，但是，由于气象站点的搭建受多种因素的影响空间分布不均匀，观测条件也受限，故其获取的温度数据不能全面反映整个地区的温度变化状况，得到的监测结果局限性很大，而采用遥感手段研究城市热岛，不仅分辨率高、覆盖范围广而且点位密集，利用遥感影像反演地表温度，并对热岛分布情况进行分析成为研究热点。
1 研究区概况
青岛市（北纬35°35′-37°09′，东经119°30′-121°00′）地处山东半岛南部，东、南邻黄海，东北连烟台，西南接日照，土地面积为11282平方千米，其地势东高西低，地处北温带季风区域，温度适中，四季分明，日温差小，气温升降平缓。
2 研究内容及方法
2.1数据来源与数据处理
影像数据主要来源于地理空间数据云，相气象数据来源于中国气象数据网，反演地表温度前，先对影像进行了几何校正、辐射定标、大气校正、影像拼接、重采样，影像裁剪等工作。
2.2研究方法
文章采用Weng[3]提出的反演算法对地表温度进行反演，计算公式如下：
(1)
(2)
式中，Ts为地表温度(K)；T为辐射亮度；λ为热红外波段的中心波长，取值为11.5μｍ；ρ为玻尔兹曼常数，ρ=0.01438mK；ε为地表比辐射率，weng[3]认为，一般情况下，有植被覆盖区域ε取0.95，无植被覆盖的区域ε取0.92，K1、K2为校订系，K1=774.89mW.cm-2.sr-1.μm-1，K2=1321.08K，Lλ表示光谱辐射强度，其可通过热红外波段辐射定标得到。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3 结果分析
基于遥感影像，借助ENVI和ArcGIS软件，利用IB算法对青岛市地表温度进行反演得到青岛市地表温度分布图（图1），由图1可知，2017年9月青岛市地表温度最高达到了35.852℃，最低气温也突破了20℃，对比青岛市的实际气象数据（最高气温31.7℃，最低气温21.7℃）可得，反演得到的地表温度比实际温度高4℃左右，一般情况下，百叶箱高度约为2m，气象站点获取的温度为百叶箱高度的大气温度，其会比地表温度低，因此认为由IB算法遥感反演得到的地表温度同气象温度数据相比差值符合误差范围。由图1还可以看出，青岛市的城市热岛效应极为明显，其高温区主要集中在中部经济比较发达的城区、各个区市的行政中心及工业区周围，而温度较低的地区主要分布在离城镇有一定距离的山区、河流、湖泊、水库等地。为了更加直观的显示青岛市热岛的分布概况，根据均值-标准差法[4]将反演得到的地表温度图进行分级（图2）。
图1 2017年青岛市地表温度分布图 图2 青岛市2017年地表温度分级图
由图2可知，青岛市热岛分布情况与其土地利用分类格局较为一致，研究区内建筑、居民、工矿用地等地经济比较发达，植被覆盖较少，下垫面结构流通性差，导热率高，容易引起高温且易扩散至周围，形成明显的热岛聚集区；林地和城市绿地等植被覆盖茂密的地区，由于下垫面结构具有很好的热流通性，对应的温度相对较低，容易形成绿岛；水体（池塘、湖泊、河流、水库等），比热容较大，对热量有一定的吸收作用，容易产生低温，形成非常明显的绿岛区。
4 缓解热岛效应的建议和措施
基于以上分析可知，青岛市的热岛效应较为明显，结合青岛市的具体特点，提出以下几项缓解城市热岛的措施：
4.1加强城市绿化建设，提高绿地覆盖率
研究表明，城市绿地覆盖率与热岛强度成反比，因此缓解城市热岛效应最直接的措施就是建立规模化的集中绿地。一方面可以大力加强城市绿地建设，充分利用土地资源和空间环境，因地制宜地集中建设绿地，另一方面建立绿化与环境相结合的管理机制并且建立相关的地方性行政法规，以保护绿地。
4.2合理规划城市下垫面布局
城市建筑物过高、过密会阻碍郊区的风到达城市中心，不利于空气流通，因而在城市布局的规划设计中，应适当降低建筑密度，控制高层建筑的数量，以防止其对城市风道造成阻挡；建筑屋顶的表面宜采用浅色、以增加热量的反射；与绿地一样，水体对于缓解热岛效应也具有显著的功效，在城市规划建设中应尽量多建设一些人工湖，以改善其周围温湿条件。
4.3减少人为热排放
采取一定措施吸引人口向城市外围迁移，能够在一定程度上疏散市区的部分工业和人口以控制人口和建筑物的密度；努力改善能源配置，促进民用煤向液化气、天然气转换，推行集中供热以提高热能利用率；同时，加强太阳能、风能等清洁能源的开发利用；大力推动公共交通系统建设，鼓励市民出行多乘公交车，以减少汽车的热污染。
5 结论
基于Landsat8影像的青岛市热岛效应分析可以得出如下结论：青岛市的热岛效应较为明显，热岛区主要集中在经济较为发达、人口、建筑密度较高的城区和各个区市的行政中心及工业区周围；绿岛区则主要分布在植被覆盖较大的山区，水体等地；加强城市绿化，合理规划城市布局，减少热排放是缓解城市热岛的重要手段。
参考文献
[1]李志乾, 巩彩兰, 胡勇, et al. 城市热岛遥感研究进展[J]. 遥感信息, 2009, (4): 100-105.
[2]刘琳, 刘雪梅, 张渊智. 香港城市热岛效应的遥感反演分析[J]. 测绘科学技术, 2017, 5(2): 23-33.
[3]WENG Q. A remote sensing–GIS evaluation of urban expansion and its impact on surface temperature in the Zhujiang Delta, China [J]. International Journal of Remote Sensing, 2001, 22(10): 1999-2014.
[4] 陈松林, 王天星. 等间距法和均值—标准差法界定城市热岛的对比研究[J]. 地球信息科学学报, 2009, 11(2): 145-150.
作者简介：李雪（1992.06-），女，四川南充人，硕士研究生在读，主要研究方向为遥感与GIS应用。
论文作者:李雪
论文发表刊物:《科技新时代》2018年7期
论文发表时间:2018/9/21
标签：热岛论文; 青岛市论文; 城市论文; 温度论文; 地表论文; 遥感论文; 效应论文; 《科技新时代》2018年7期论文;