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第一章 导论 1

1.1科学问题的提出 1

1.2研究思路 4

1.3研究内容 4

1.4技术路线 6

1.5本章小结 6

第二章 城市热岛效应研究概述 8

2.1城市热岛的概念 8

2.2城市热岛效应的研究内容 9

2.2.1城市热岛效应的时空分布与变化特征研究 9

2.2.2城市热岛效应的影响因素研究 10

2.2.3城市热岛过程模拟与预测研究 12

2.2.4城市热岛效应的生态效应研究 12

2.2.5城市热岛效应的调控研究 13

2.3城市热岛效应的研究方法概述 14

2.3.1地面观测 14

2.3.2遥感监测 15

2.3.3模型模拟 18

2.4国内外城市热岛效应研究进展 22

2.4.1国外城市热岛效应研究进展与现状 22

2.4.2国内城市热岛效应研究现状与特点 23

2.4.3绿洲城市热岛效应研究概述 24

2.5问题与不足 25

2.6本章小结 26

第三章 乌鲁木齐概况及其城市化进程 27

3.1自然概况 28

3.1.1地理位置 28

3.1.2地形地貌 29

3.1.3气候 30

3.1.4水文 31

3.1.5资源 31

3.2社会经济概况 33

3.2.1行政区划 33

3.2.2人口状况 33

3.2.3国民经济和社会发展 34

3.3城市化演进过程 35

3.3.1城市历史沿革 35

3.3.2主城区空间格局 36

3.3.3城市化演变进程 36

3.4本章小结 39

第四章 地表温度遥感定量反演 41

4.1地表温度遥感反演算法综述 42

4.1.1地表温度遥感反演算法概述 42

4.1.2 MODIS数据地表温度反演算法评述 44

4.1.3 TM/ETM+数据地表温度反演算法评述 46

4.2 MODIS数据地表温度反演 48

4.2.1 MODIS数据及其热红外波段的特点 48

4.2.2图像预处理 52

4.2.3基于分裂窗算法的地表温度反演 59

4.3 TM/ETM+数据地表温度反演 65

4.3.1 TM/ETM+数据及其热红外波段的特点 65

4.3.2图像预处理 67

4.3.3基于单窗算法的地表温度反演 70

4.4本章小结 78

第五章 城市热岛效应时空分布特征研究 80

5.1城市热岛效应空间分布特征 81

5.1.1数据选择 81

5.1.2研究方法 81

5.1.3乌鲁木齐地区典型温场宏观特征 83

5.1.4乌鲁木齐主城区温场微观特征 84

5.2城市热岛效应时间分布特征 89

5.2.1数据选择 90

5.2.2研究方法 90

5.2.3乌鲁木齐城市热岛效应的昼夜、季节分布特征 92

5.2.4不同年份乌鲁木齐城市热岛效应分布特征 94

5.3本章小结 96

第六章 基于景观的城市热岛效应变化分析 98

6.1基于景观的温场分区 98

6.1.1下垫面景观类型信息提取方法的优化 99

6.1.2基于景观的城市温场分区 107

6.2基于景观的城市热岛效应变化定量分析 110

6.2.1研究方法 110

6.2.2结果分析 115

6.3本章小结 129

第七章 城市热岛效应与其影响因子互动关系探究 131

7.1城市热岛效应的气候背景分析 131

7.1.1数据选择与处理 132

7.1.2研究方法 132

7.1.3乌鲁木齐地区气温变化 134

7.1.4乌鲁木齐地区其他气候因子变化 137

7.2城市温场和下垫面类型的关系 141

7.2.1城市温场与植被的关系 141

7.2.2城市温场与建筑密度的关系 144

7.3人为热与热岛效应 146

7.3.1人口密度 146

7.3.2其他人为热的排放 147

7.4特高温城乡建设用地景观变化的影响因子分析 148

7.4.1主成分分析 148

7.4.2数据选择 149

7.4.3结果分析 150

7.5本章小结 153

第八章 基于ANN-CA模型的城市热岛效应空间模拟与预测 155

8.1原理与方法 156

8.1.1元胞自动机 156

8.1.2人工神经网络 158

8.1.3 ANN-CA模型的参数设置与模拟 160

8.2乌鲁木齐城市热岛效应模拟与预测 165

8.3缓解绿洲城市热岛效应的思考 168

8.3.1提高城市绿地覆盖率，调整绿化系统结构 168

8.3.2合理规划城市布局，逐步改善建筑材料 170

8.3.3严格控制人口密度，减少人为热的排放量 172

8.4本章小结 175

第九章 结论与展望 176

9.1主要结论 177

9.1.1多源遥感数据定量反演获取地表温度 177

9.1.2系统研究城市热岛效应的时空分布特征 177

9.1.3系统分析基于景观的城市热岛效应变化特点 178

9.1.4定量揭示城市热岛效应与其影响因子互动关系 178

9.1.5实现基于ANN-CA模型的热岛效应空间模拟与预测 179

9.2不足与展望 180

9.2.1地表温度反演精度的提高和方法的简化 180

9.2.2获取更高时空分辨率的数据源 180

9.2.3影响因子的进一步量化同热岛效应空间模拟与预测的融合 181

9.2.4城市与大气边界层的数值模拟 181

参考文献 183