利用陆地卫星TM6遥感数据对哈尔滨市城市地表温度反演与热岛效应分析

赫韫韬，常四海

黑龙江省有色金属地质勘查研究总院，黑龙江哈尔滨 150046

0 引言

热岛效应，是学术界对一个地区（主要指城市地区）由于人口稠密、工业集 中，城市内部大量人工构筑物如铺装地面、水泥建筑墙面等，改变了下垫面的热性能，造成温度高于周围地区的现象描述。

哈尔滨市经济发展迅速。城区热岛己经不容乐观，城市气温一年比一年略高，定量研究哈尔滨市城市热环境空间分布，制定相应的城市热环境防范和改善措施是改善子孙后代的生存环境、走城市的可持续发展的必经之路。因此，十分有必要探索在RS和GIS技术支持下，城市热环境表征因子（主要为城市气温和城市地表温度）和影响因子（城市植被覆盖、土地利用演变）空间定量研究的新技术、新方法和新思路，以求较全面地实现城市热环境的空间定量研究。

1 哈尔滨城市热岛效应演变规律

1.1 地面亮温

利用Landsat ETM十热红外波段计算模式，根据热红外图像的亮度值反演出哈尔滨市2011年的地面亮温其分布范围为8.65℃～32.53℃。从反演的图像叫以看出，地面亮温的最高值都集中在道外区、道里区的部分区域：：而亮温的址低值主要集中在河流、湿地、草地等部分区域（如图1所示）。

图1 2011年地面亮温反演图

1.2 地面亮度等级的划分

城市热岛效应主要是研究地面亮温的空间分布特征，通过对图像反演温度来实现的，热岛效应主要侧重的是下垫而温度相对强弱的空间分布特征.而季节、气候的变化改变的只是亮温的强度（即亮温大小），并小改变亮温的空间分布。因此.我们通过对地而亮温进行止规化处理来研究亮温等级的空间分布，从而研究哈尔滨城市热岛空间格局。

我们利用密度分割等技术手段对标准化的地面亮温进行等级划分[1]，根据研究的需要，将地面亮温划分为5个亮温等级，分别为低温、次中温、中温、次高温、高温和特高温。

如图2所示，从地面亮温等级图上看，特高温首先主要集中在道外区的北新街、靖宇街、太古街等区域，并且连成个大的带状分布区，热岛效应区域相对比较集中。原因是道外是个老城区，人口相对集中，居民的热源主要来源于煤炭等些燃烧物，排放的热量比较大，再加上该区域部分工厂的存在，工业热量的排放，这些来自工业生产、日常生活等的大气污染物，使城市空气中二氧化碳、气溶胶微粒等有害物的浓度增加，增大了吸热能力，加剧了城市热岛效应，造成了该区域热岛效应比较严重；其次，道里区的西北部和西南部也是城市热岛效应比较严重的区域，分布在公路大桥区域、工农大街及城乡街等带，除了工业原因以外，还有城建区而积小断的扩大，即大量人工铺砌的道路、广场、建筑物的构建取代了绿地，地而蒸发蒸腾量少，导致大气温度上升；平房区主要分布在经济技术开发区域，热岛效应主要来自工业热源[2]；再次，香坊区东北部的哈东站和安埠街等带，这些区域主要有部分工厂存在，工业热源是该区域城市热岛效应的主要原因；最后，火车站区域也是个重要的热岛效应区域，主要是四周高楼的存在，高楼密大，形成个近似封闭的区域，高楼和广场之间的多次反射和吸收，形成局部的小气候[3]，外加上大量人员的聚集和流动，也造成了该区域的热岛效应比较严重。

图2 2011年地面亮温等级分布图

高温区域和特高温分布的区域[4]相似，主要分布在特高温的周围，但是市区要是以中温为主，与城区的扩展相吻介。另外，市区内低温区域主要是城市中水体和植被，其分布处于中温、较高温区和特高温区中间，在哈尔滨市区分散分布，主要分布在些公园、森林分布区域和些水体，例如森林植物园、林业大学林场、兆麟公园、松花江等，在热红外图像上形成了城市热岛空洞现象[5]，受其影响，其周围地域的地而亮温也比较低，宋丽萍[6]等在分别对亚特兰大等些美国城市和上海市的热岛效应进行研究时，也都得出过类似的结论，叫见植被对缓解城市的热岛效应有很重要的意义。因此，要提高城市的人均绿地占一有率。

由图3可以看出，哈尔滨火车站——王兆屯火车站——香坊火车站——太平桥火车站——哈尔滨火车站以及王兆屯火车站——香坊火车站——平房火车站——王兆屯火车站这两条火车线，也是地面高温、特亮温的所在区域，铁路沿线地带也是市区热岛效应比较严重的区域，主要山于道路的建设和铁路线的通过，促进沿线地区的经济发展，加快其城市化速度建设，造成城市热岛效应的加强。

图3 环状地面亮温分布图

2 结论

本文具体分析哈尔滨城市热岛效应的具体情况，以及是何种的原因导致了不同区域的热岛效应强弱的差别；并研究问题的形成以及Landsat/TM灰度级来表示图像上的不同温度；并且了解了热辐射基本规律[7]，通过获得的数据进行分析计算得到地面的亮温信息，根据自己的规定划分出高温低温的区域。

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[3]U.Moertberg，H.G.Wa11entinus.Red-1isted forest bird species in an urban environment：assessment of green space corridors.Landscape and Urban P1anning，2000(50)：215-226.

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