城市地表热环境遥感分析与生态调控

目录

《地球观测与导航技术丛书》出版说明

序一

序二

前言

第一章 城市生态调控新理念与理论基础 1

第一节 城市生态调控新理念与研究范式 1

一、城市空间结构与生态服务热调节 功能的链接与重要性 1

二、城市内部不透水地表与绿地组分及空间规划新理念 2

三、城市地表热通量的定量模式、遥感反演与观测实验 4

四、从城市热岛到热调节 服务功能研究发展趋势 5

第二节 关键问题与研究内容 6

一、关键问题 7

二、研究内容 8

第三节 地理区位理论和地表能量平衡原理 11

一、地理区位理论及其拓展 11

二、地表辐射能量平衡理论 13

第四节 城市热岛效应成因与量测 15

一、城市热岛成因机制 15

二、城市热岛量测方法 17

第二章 城市地表结构与热环境量测方法 19

第一节 城市生态服务等级尺度地表结构原理 19

第二节 城市土地利用与功能区遥感信息生成 22

一、城市土地利用变化监测方法 23

二、城市功能区制图方法 24

三、遥感验证与精度评价 27

第三节 城市不透水地表覆盖信息提取 29

一、基于Landsat TM的城市不透水地表信息提取 30

二、基于MODIS的区域不透水地表遥感反演 33

三、遥感验证与精度分析 34

第四节 地表过程遥感地面同步观测实验 37

一、地表温度同步观测实验 37

二、涡度相关实验观测 39

三、城市气象观测资料 41

第五节 城市地表过程定量遥感反演模型 41

一、城市地表温度遥感反演 41

二、地表湍流辐射遥感反演 44

三、基于PCACA模型的地表热通量分割方法 49

第三章 生态城市EcoCity模型发展 52

第一节 EcoCitv模型原理与功能 52

一、模型结构与框架 52

二、模型基本原理 52

三、模型功能模块设计 53

第二节 模型算法与参数化方案 54

一、模型参数输入输出 54

二、模型参数化与算法 56

三、空间尺度推绎方法 65

第三节 模型运行环境与用户界面 68

一、模型运行环境 68

二、系统用户界面 70

第四章 城市土地利用格局及覆盖组分时空分析 73

第一节 中国城市与工矿用地扩张时空特征 73

一、中国城市与工矿用地面积变化分析 74

二、中国城市与工矿用地区域差异分析 75

三、中国城市与工矿用地类型转换分析 75

四、中国城市与工矿用地扩张的驱动因素分析 77

第二节 不透水地表格局变化时空特征分析 80

一、中国不透水地表增长格局以及时空特征分析 80

二、城市种不透水地表时空格局分析 86

第三节 中国与美国城市内部结构时空特征比较 91

一、中国与美国城市土地覆盖结构特征分析 92

二、中国与美国城市土地覆盖结构变化过程分析 95

三、中国与美国城市功能区土地覆盖差异特征 97

第四节 城市等级尺度地表结构时空特征分析 101

一、城市等级尺度功能区划分 101

二、不同功能区地表结构时空特征分析 104

第五章 城市地表辐射和热通量时空特征分析 109

第一节 城市地表温度遥感与实验观测分析 109

一、城市地表温度遥感分析 109

二、城市构造对地表温度影响观测分析 112

三、地表温度差异影响因素分析 116

第二节 城市地表辐射通量时空特征分析 121

一、城市地表辐射通量时空格局分析 121

二、城乡地表辐射通量差异分析 126

第三节 城市地表热通量时空差异分析 128

一、城市地表热通量的空间特征分析 128

二、城乡梯度地表热通量差异分析 131

三、城市不同组分地表覆盖类型的热通量差异分析 132

第四节 不透水地表和公共绿地热通量差异分析 134

一、地表通量观测数据采集与处理 134

二、不透水地表和公共绿地辐射通量特征的观测分析 134

第五节 城市绿地生态服务功能调控阈值 142

一、城市绿地生态调控阈值界定 142

二、城市公园对城市热岛降温作用分析 146

第六章 城市热环境生态调控途径与景观规划 152

第一节 城市地表热环境调控途径 152

一、城市内部功能结构规划与布局 152

二、城市内部不透水地表组分调控 154

三、城市内部生态绿地组分调控 156

第二节 城市人居环境综合评价 158

一、城市人居环境评价方法与原则 158

二、城市人居环境宜居宜业评价 158

第三节 城市群生态廊道景观规划设计 167

第四节 城市公共绿地建设与规划指标 175

一、城市公共绿地空间格局分析 175

二、城市公共绿地生态规划控制指标 177

第七章 城市生态环境监测与应急预警平台 179

第一节 城市生态环境监测预警平台功能模块 179

一、用户需求分析 179

二、系统功能模块设计 179

第二节 城市热岛及极端热环境监测与预警系统 180

一、城市地表热环境监测方法 180

二、系统构架与模块设计 181

三、极端高温事件遥感监测与预警 182

四、系统功能与用户界面设计 182

第三节 城市地表水环境监测与应急管理系统 185

一、系统模块与结构框架 185

二、系统逻辑结构 186

三、系统数据库设计 187

四、地表水环境污染事件应急管理 192

五、系统用户界面 200

第四节 城市.工矿区土壤环境监测与评价系统 201

一、系统模块与用户界面 201

二、土壤污染评价与空间分析 202

三、土壤重金属污染的城市规划规避机制 207

第五节 城市大气环境监测与应急预警系统 209

一、系统功能与结构框架 209

二、系统应急体系与业务流程 210

三、软件模块与用户界面 215

参考文献 219

索引 237

作者简介 2392100433B

本书耦合城市地理学“空间结构理论”和城市气候学“地表能量平衡原理”，提出了等级尺度城市地表结构与热环境调控新理念，揭示了等级城市空间结构与地表热环境之间的互馈机理，自主研发了生态城市模型(EcoCity) 。基于遥感地面同步量测解决复杂地表覆盖辐射通量遥感反演"真值"验证及空间尺度推绎问题。构建城市等级结构与生态服务热调节功能影响评价的关键指标，刻画并表征城市内部结构4个尺度(城乡梯度、功能区、覆盖组分、材质构造)与热通量的时空关系，定量区分不透水地表与绿地对地表潜热、显热通量的贡献程度，核定服务于水热调节功能的各功能区不透水地表与绿地组分的调控阔值。研发了城市生态环境监测与应急预警信息平台，提出城市及城市群热岛调控空间规划生态红线指标。本书将深化城市热环境生物地球物理机制的定量化认知，推动城市生态学与空间规划链接与学科发展，对于城市景观规划、热岛调控乃至区域可持续发展评价具有重要参考价值。

城市空间热环境遥感：空间形态与热辐射方向内容简介

紧跟国内外的新进展，阐述了开展城市空间热环境遥感研究的新理论和新方法，对城市环境监测、遥感应用有重要的参考价值。

该书是北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室城市热环境遥感研究小组近年来研究成果的集成，对相关邻域研究人员跟踪学术前沿、开展创新性研究具有很高的借鉴意义。

读者对象广泛，该书可供从事地球信息科学、环境科学、城市规划等相关学科的科研工作者参考，也可作为相关高校师生，特别是研究生教学参考用书。

该书获得国家出版基金资助出版，为“十二五”国家重点图书出版规划项目，并列入科学出版社重点丛书《地球观测与导航技术丛书》。

城市空间热环境遥感：空间形态与热辐射方向作者简介

陈云浩，教授，北京师范大学，中国遥感应用协会常务理事，国家减灾委员会专家委员会专家，国际期刊《International Journal of Sustainable Society》编委。

本书着重论述了城市空间热环境遥感分析的理论和方法，主要内容包括:①城市空间热环境的时空演变规律；②城市空间热环境与影响因子间的定量分析；③城市空间热环境的空间格局、动态演变的景观分析；④以城市降雨系统为例，分析了不同城市热力背景对城市环境的影响。

本书从格局、过程、模拟与影响四个方面深入研究了上海市热环境演变的现状与规律，对城市环境、遥感应用等有重要的参考价值，对开展城市空间热环境遥感深入研究有积极的推动作用。

本书可供从事地理学、环境科学、遥感应用等学科的科研工作者参考，并可作为有关院校师生，特别是研究生的教学参考书。 2100433B

《区域生态环境遥感监测与评估实践研究》作者总结和归纳多年的科研经验与成果，以吉林西部、藏北高原为典型研究区开展生态环境遥感监测与评估研究。在《区域生态环境遥感监测与评估实践研究》中阐述了遥感技术作为主要研究手段，在土地退化监测、土地利用/土地覆盖变化、土地利用/覆盖变化的景观生态评价、土地利用变化定量分析、植被分类研究、区域生态系统生产力定量估测、区域植被变化分析等科研领域的应用。

《区域生态环境遥感监测与评估实践研究》的知识点除涉及遥感技术、遥感影像处理、光谱分解技术、MODIS数据、NDVI时序数据、GIMMS-NDVI数据等内容外，还涉及土地利用/土地覆盖变化（LUCC）、景观生态评价、生态系统服务功能、植被分类、植被净初级生产力（NPP）等相关研究领域。