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研究生:嚴綾
研究生(外文):Ling Yen
論文名稱:應用衛星資料探討大台北地區都市熱島效應之時空分布
論文名稱(外文):Investigation of the Relationship between Urban Heat Island and ISA by using Landsat7 ETM+ over Taipei Area
指導教授:林唐煌林唐煌引用關係
指導教授(外文):Tang-Tuang Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:太空科學研究所
學門:自然科學學門
學類:天文及太空科學學類
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:146
中文關鍵詞:植生指數衛星遙測熱島效應亮度溫度人工鋪面
外文關鍵詞:Remote SensingNDVIUrban Heat IslandImpervious Surface Area.Brightness Temperature
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隨著經濟發展,工商業發達,人口大量湧入都會地區,致使都市地區
相關的硬體建設迅速發展。都會區蓬勃發展的同時,將使地表結構從原本
的自然植被,逐漸被人工鋪面取代,造成都市地區氣溫失去平衡,溫度不
斷升高,導致都市溫度高於郊區的現象,形成所謂的都市熱島效應,影響
都市環境品質。隨著空間資訊與技術的進步,衛星遙測具有高光譜、多尺
度、多時序與資料獲取快速等優點,故本研究應用衛星資料探討大台北地
區都市熱島效應時空分布之特性。
本文利用1990 年至2009 年Landsat 衛星影像,以大台北地區為研究
試區,藉由多光譜資訊所計算亮度溫度與植生指數(Normalized Difference
Vegetation Index; NDVI),分析大台北地區都市熱島強度(Urban Heat Island;
UHI)之時空分布特性;另一方面,亦透過衛星資料在地物分類之結果,將
地表覆蓋物分為建地、水體以及植被等三種,分析不同地物種類與熱島效
應分布情形;最後則利用地表分類結果估算研究試區中的人工鋪面比例
(Impervious Surface Area; ISA),並透過探討ISA 與熱島效應之關係,分析都
市發展與都市熱島之互耦現象
研究結果顯示,北台灣地區夏季熱島效應較其他季節明顯,大台北地
區熱島強度平均可高達6℃,都會中心的溫度明顯高於鄉村地區。若比較
1990 年與2009 年大台北地區地表覆蓋物,且人工鋪面比例(ISA)與都市熱
島效應有明顯的正向關係,人工鋪面的增加(ΔISA)與熱島強度(UHI)之關係
呈指數型態增加,而人工鋪面比例越大的地區都市熱島強度的增幅也越
大。
Along with the urban development, urban heat island(UHI) effect has
become more serious over Greater Taipei Region(GTR). The enhancement of
UHI effect is mainly due to the increase in the area of artificial impervious
surfaces, and will make the impact on the changes of climate as well as the
regional precipitation. Therefore, it’s important to monitor the phenomenon
of UHI for the metropolis. With the development of spatial information
technology, the remote sensing has advantages of high spectral rate,
multi-scale images, multi-temporal and fast data acquisition. The application
of remote sensing has been focused on urban heat island study nowadays. In
present research, the UHI effect was investigated by means of remote sensing
over GTR.
The observation from Landsat TM/ETM sensors during 1990 to 2009 were
used to analyze the spatiotemporal characteristics of UHI effect for the specific
areas. The retrievals of brightness temperature, Normalized Difference
Vegetable Index(NDVI), land cover type and impervious surface area(ISA) from
TM/ETM data were examined the correlation to the intensity of UHI.
The result indicated that the UHI effect is more severer in summer than the
other seasons(spring and winter) in north Taiwan. The intensity of UHI can be
more than 6℃ in summer. For the effect of land cover type on UHI intensity,
the urban area type can be about 4℃. The results also indicate that the UHI
intensity increased along with the urban development during the past 20 years.
By comparing the land cover and land use changes between 1990 and 2009,
about 11% vegetative area was replaced by the impervious surface over GTR.
In addition, the results showed the good exponential relationship between
ΔISA and ΔUHI, implying that the UHI will be magnified in the areas with large
ISA value efficiently, such as the center of megalopolis.
摘要………………………………………………………………………………………………………..i
Abstract …………………………………………………………………………………………………ii
致謝………………………………………………………………………………………………………iii
目錄………………………………………………………………………………………………………iv
表目錄 ………………………………………………………………………………………………vii
圖目錄 ………………………………………………………………………………………………viii
第一章 緒論 ………………………………………………………………………………..……1
1.1 背景說明…………………………………………………………………………….….1
1.2 研究目的………………………………………………………………………………..3
1.3 研究試區………………………………………………………………………………..5
1.4 研究架構與流程………………………………………………….…………………6
第二章 文獻回顧……………………………………………………………………………..8
2.1 都市熱島效應簡介…………………………………………………………………8
2.2 都市熱島之觀測與相關研究………..…………………………..…………11
2.2.1 都市熱島觀測方式.…………………………………………………..11
2.2.2 都市熱島之研究發展……………………………………….……….13
2.2.3 應用Landsat衛星資料之熱島效應研究…………………….14
2.2.4 台灣地區都市熱島效應之相關研究…………………………15
2.3 地物種類與地表溫度之關係……………………………………………….18
第三章 研究方法……………………………………………………………………………20
3.1 衛星遙測原理………………………………………………………………………20
3.2 衛星資料簡介………………………………………………………………………23
3.3 地面亮度溫度之反演…………………………………………………………..25
3.4 植生指數之計算…………………………………………………………………..27
3.5 地表物種之分類……..……………………………………………………………28
3.6 地表人工鋪面比例之估算……………………………………………………31
第四章 結果分析與討論………………………………………………………………..32
4.1 北台灣地面熱輻射特性之分析……………………………………………32
4.2 大台北地區都市熱島效應之季節變化………………………………..34
4.2.1 亮度溫度之時空分布特性…………………………………………35
4.2.2 熱島效應之時空分布特性…………………………………………35
4.2.3 植生指數之時空分布特性…………………………………………36
4.3 大台北地區都市發展與都市熱島效應………………….…………….37
4.3.1 亮度溫度時空分布特性…………………………………………….38
4.3.2 熱島效應時空分布特性…………………………………………….39
4.3.3 地面氣溫時空分布特性…………………………………………….40
4.3.4 植生指數時空分布特性…………………………………………….41
4.3.5 地表物種時空變化分析…………………………………………….41
4.3.6 人工鋪面時空變化分析…………………………………………….43
4.3.7 人工鋪面與都市熱島之關係…………………………………….46
4.3.8 人工鋪面與植生指數之關係…………………………………….48
第五章 結論與建議………………………………………………………………………..50
5.1 結論………………………………………………………………………………………50
5.2 建議………………………………………………………………………………………51
參考文獻…………………………………………………………………………………………….53
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