基于遥感影像的城市化进程分析(2)

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其中，NDVI 为归一化植被指数，取NDVIV = 0.70 和NDVIS = 0.00，且当某个像元的NDVI 大于0.70 时，FV取值为1；当NDVI 小于0.00，FV取值为0。再用计算结果和NDVI值求出地表比辐射率，根据前人的研究，将遥感影像分为水体、城镇和自然表面3 种类型。水体像元的比辐射率赋值为0.995，自然表面和城镇像元的比辐射率分别根据下式计算：

ε surface = 0.9625 + 0.0614FV - 0.0461FV2（7） ε building = 0.9589 + 0.086FV - 0.0671FV2（8） 接着再计算各种地物的黑体辐射亮度值，具体表达式是： L λ = [ε*B(TS) + (1-ε)L↓]?τ + L↑ （9） B(TS) = [L λ - L↑- τ?(1-ε)L↓]/τ*ε （10） 这里，ε为地表辐射率，TS 为地表真实温度，B(TS)为普朗克定律得到的黑体在TS的热辐射亮度，τ为大气在热红外波段的透过率。在NASA (美国国家航空和宇宙航行局 )官网中输入成像时间以及中心经纬度，则会提供上式中所需要的参数。在获取温度为TS 的黑体在热红外波段的辐射亮度后，求得地表真实温度TS，单位是摄氏度：

TS = K2/ln (K1/ B (TS) + 1)（11）

以上具体计算都是用ENVI 的Band Math工具实现的。最终在ENVI窗体中对反演结果TS进行重分类，得到03、10年地表真实温度TS分布图，见图5。

图5 汉中市真实地温TS图

Fig.5 the true temperature in HanZhong City 4．汉中市城市化进程分析 4.1城市化与植被覆盖的关系

从之前提取的研究区NDVI分布图（图1）上可以看出，在03至10年中，汉中市植被覆盖率有所下降，市中心覆盖率低，且城市呈明显扩张趋势，城市分布与植被分布呈负相关。

将图4、图5与图1比较，可以看出：研究区的地面植被与地面温度分布也呈显著的负相关关系。由于城市内部大量沥青、水泥混凝

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土等人工构筑物具有较小的热容，在相同的环境条件下比绿地升温快，容易形成 “热岛效应”。而植被比热容明显大于城市建筑表面，可以缓解城市水泥建筑带来的局部高温，所以在城市建设中大力植树可以减小城市热岛效应。

4.2城市化与土地利用变化的关系

经过观察由监督分类得到的2003年和2010年的土地覆盖图(图2) 可知，汉中市在这几年的时间内城市化进程很快，建成区面积大幅度增加。易发现在03至10年中，红色部分（居民地）范围明显扩大；绿色部分（林地、耕地、草地）随着城市面积增大而减少；黄色部分（裸地及道路）随着城市化加剧而扩大；蓝色部分（水体）基本未变。

这说明在城市化进程中，大量的郊区农田等自然地表被房屋、道路等人工建筑取代。而土地覆盖的变化导致了城市下垫面的变化，从而也改变了地表热量分布状况，造成热岛效应。将图4、图5与图1比较，可以看出：高温区域与城市区域有着很好的对应关系，即城市扩张和城市热岛效应加剧呈正相关。 4.3城市化与地表温度变化的关系

由图4、图5看出，2003年时城市地表温度分布较为均匀，各处温差不大；到了2010年，市中心呈现出明显的局部高温区，居民地及建设用地集中的地区温度明显高于周边地区，温差很大，形成岛屿状的高温区域。我们可以推知：城市化进程的加剧导致了城市中心地区温度升高，使城市与乡村地区温差增大，从而更易形成“热岛效应”[7]。 5.结论

本文利用LandSat5遥感数据结合GIS的空间分析技术，对汉中市2003―2010年城市化进程中的热岛效应进行了分析，及热岛效应和土地利用和NDVI的关系。结果表明：

（1）2003--2010年，汉中市城市化进程迅速。通过对两年的遥感影像进行监督分类，我们可以明显看出建设用地面积、居民地面积、裸地面积增大，林地及耕地减少。

（2）城市化与植被分布呈负相关，地表亮度温度T值、地表真

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实温度TS与植被覆盖也有较强的负相关关系。通过对两年遥感影像NDVI值的提取，可以看出市中心植被覆盖率明显降低；通过观察城市亮度温度、真实温度TS和NDVI分布图，可以看出温度越高处NDVI值越低。因此增大城市绿化面积无疑对缓解城市热岛有非常积极的作用。

（3）城市化与城市亮度温度和真实温度TS呈正相关，与建筑用地及居民地的面积也呈正相关。 2003--2010年汉中市城市扩张明显，城建用地面积增大，城市中心温度也相应升高。

（4）收获与展望：城市化程度加大是社会经济和人类社会发展的必然过程，可以带给我们经济、文化、生活水平的提高；但是我们不可以忽略城市化程度加大对环境造成的影响。通过本次研究，我们对城市化进程及其影响有了一个粗浅了解，应以此为依据加强城市绿化建设，加强土地利用合理化管理，增大城市绿地面积，减少城市热岛效应的不良影响。让城市化更好的造福大众。 参考文献

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[3] 陈本清，王文杰．利用多时相卫星遥感影像对厦门市城市化进程及环境变化进行动态监测与分析.福州大学，2002,37. [4] 刘春国，卢晓峰．Lansat-7 ETM+热红外波段高低增益状态数据反演亮度温度比较研究.河南理工大学学报（自然科学版），2011. [5] 易佳，田永中，高阳华，等．基于RS的城市化与土地覆被变化关系研究―以重庆市主城区为例[J].云南师范大学学报,2008,62―69.

[6] 解修平，周杰，张海龙．基于LandSat5的西安市城市热岛效应研究[J].河北师范大学学报（自然科学版）,2007,397. [7] 钱乐祥，丁圣彦．珠江三角洲土地覆盖变化对地表温度的影

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响[J].地理学报,2005,761--770

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