利用陸地衛(wèi)星TM6遙感數(shù)據(jù)對哈爾濱市城市地表溫度反演與熱島效應分析

赫韞韜，常四海

黑龍江省有色金屬地質(zhì)勘查研究總院，黑龍江哈爾濱 150046

0 引言

熱島效應，是學術界對一個地區(qū)（主要指城市地區(qū)）由于人口稠密、工業(yè)集 中，城市內(nèi)部大量人工構筑物如鋪裝地面、水泥建筑墻面等，改變了下墊面的熱性能，造成溫度高于周圍地區(qū)的現(xiàn)象描述。

哈爾濱市經(jīng)濟發(fā)展迅速。城區(qū)熱島己經(jīng)不容樂觀，城市氣溫一年比一年略高，定量研究哈爾濱市城市熱環(huán)境空間分布，制定相應的城市熱環(huán)境防范和改善措施是改善子孫后代的生存環(huán)境、走城市的可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。因此，十分有必要探索在RS和GIS技術支持下，城市熱環(huán)境表征因子（主要為城市氣溫和城市地表溫度）和影響因子（城市植被覆蓋、土地利用演變）空間定量研究的新技術、新方法和新思路，以求較全面地實現(xiàn)城市熱環(huán)境的空間定量研究。

1 哈爾濱城市熱島效應演變規(guī)律

1.1 地面亮溫

利用Landsat ETM十熱紅外波段計算模式，根據(jù)熱紅外圖像的亮度值反演出哈爾濱市2011年的地面亮溫其分布范圍為8.65℃～32.53℃。從反演的圖像叫以看出，地面亮溫的最高值都集中在道外區(qū)、道里區(qū)的部分區(qū)域：：而亮溫的址低值主要集中在河流、濕地、草地等部分區(qū)域（如圖1所示）。

圖1 2011年地面亮溫反演圖

1.2 地面亮度等級的劃分

城市熱島效應主要是研究地面亮溫的空間分布特征，通過對圖像反演溫度來實現(xiàn)的，熱島效應主要側(cè)重的是下墊而溫度相對強弱的空間分布特征.而季節(jié)、氣候的變化改變的只是亮溫的強度（即亮溫大小），并小改變亮溫的空間分布。因此.我們通過對地而亮溫進行止規(guī)化處理來研究亮溫等級的空間分布，從而研究哈爾濱城市熱島空間格局。

我們利用密度分割等技術手段對標準化的地面亮溫進行等級劃分[1]，根據(jù)研究的需要，將地面亮溫劃分為5個亮溫等級，分別為低溫、次中溫、中溫、次高溫、高溫和特高溫。

如圖2所示，從地面亮溫等級圖上看，特高溫首先主要集中在道外區(qū)的北新街、靖宇街、太古街等區(qū)域，并且連成個大的帶狀分布區(qū)，熱島效應區(qū)域相對比較集中。原因是道外是個老城區(qū)，人口相對集中，居民的熱源主要來源于煤炭等些燃燒物，排放的熱量比較大，再加上該區(qū)域部分工廠的存在，工業(yè)熱量的排放，這些來自工業(yè)生產(chǎn)、日常生活等的大氣污染物，使城市空氣中二氧化碳、氣溶膠微粒等有害物的濃度增加，增大了吸熱能力，加劇了城市熱島效應，造成了該區(qū)域熱島效應比較嚴重；其次，道里區(qū)的西北部和西南部也是城市熱島效應比較嚴重的區(qū)域，分布在公路大橋區(qū)域、工農(nóng)大街及城鄉(xiāng)街等帶，除了工業(yè)原因以外，還有城建區(qū)而積小斷的擴大，即大量人工鋪砌的道路、廣場、建筑物的構建取代了綠地，地而蒸發(fā)蒸騰量少，導致大氣溫度上升；平房區(qū)主要分布在經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)域，熱島效應主要來自工業(yè)熱源[2]；再次，香坊區(qū)東北部的哈東站和安埠街等帶，這些區(qū)域主要有部分工廠存在，工業(yè)熱源是該區(qū)域城市熱島效應的主要原因；最后，火車站區(qū)域也是個重要的熱島效應區(qū)域，主要是四周高樓的存在，高樓密大，形成個近似封閉的區(qū)域，高樓和廣場之間的多次反射和吸收，形成局部的小氣候[3]，外加上大量人員的聚集和流動，也造成了該區(qū)域的熱島效應比較嚴重。

圖2 2011年地面亮溫等級分布圖

高溫區(qū)域和特高溫分布的區(qū)域[4]相似，主要分布在特高溫的周圍，但是市區(qū)要是以中溫為主，與城區(qū)的擴展相吻介。另外，市區(qū)內(nèi)低溫區(qū)域主要是城市中水體和植被，其分布處于中溫、較高溫區(qū)和特高溫區(qū)中間，在哈爾濱市區(qū)分散分布，主要分布在些公園、森林分布區(qū)域和些水體，例如森林植物園、林業(yè)大學林場、兆麟公園、松花江等，在熱紅外圖像上形成了城市熱島空洞現(xiàn)象[5]，受其影響，其周圍地域的地而亮溫也比較低，宋麗萍[6]等在分別對亞特蘭大等些美國城市和上海市的熱島效應進行研究時，也都得出過類似的結(jié)論，叫見植被對緩解城市的熱島效應有很重要的意義。因此，要提高城市的人均綠地占一有率。

由圖3可以看出，哈爾濱火車站——王兆屯火車站——香坊火車站——太平橋火車站——哈爾濱火車站以及王兆屯火車站——香坊火車站——平房火車站——王兆屯火車站這兩條火車線，也是地面高溫、特亮溫的所在區(qū)域，鐵路沿線地帶也是市區(qū)熱島效應比較嚴重的區(qū)域，主要山于道路的建設和鐵路線的通過，促進沿線地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展，加快其城市化速度建設，造成城市熱島效應的加強。

圖3 環(huán)狀地面亮溫分布圖

2 結(jié)論

本文具體分析哈爾濱城市熱島效應的具體情況，以及是何種的原因?qū)е铝瞬煌瑓^(qū)域的熱島效應強弱的差別；并研究問題的形成以及Landsat/TM灰度級來表示圖像上的不同溫度；并且了解了熱輻射基本規(guī)律[7]，通過獲得的數(shù)據(jù)進行分析計算得到地面的亮溫信息，根據(jù)自己的規(guī)定劃分出高溫低溫的區(qū)域。

[1]許浩.利用高精度衛(wèi)星圖片分析日本東京都中心區(qū)綠地[J].中國園林，2003(9)：67-69.

[2]M.Yokohari，K.Takeuchi，T.Watanabe，et a1.Beyond greenbe1ts and zoning：A new p1anning concept for the environment of Asian megacities.Landscape and Urban P1anning，2000(47)：159-171.

[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.

[4]況平.城市園林綠地系統(tǒng)規(guī)劃中的適宜度分析[J].中國園林，1995，11：47-51.

[5]車生泉，宋永昌.城市綠地景觀衛(wèi)星遙感信息解譯[J].城市環(huán)境與城市生態(tài)，2001(2)：10-12.

[6]宋麗萍，朱偉華，丁少江，等.深圳城市綠化管理信息系統(tǒng)的設計[J].南京林業(yè)大學學報，2003，27(1)：59-62.

[7]鄭強，盧圣.城市園林綠地規(guī)劃[M].氣象出版社，1999.