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随着城市化的进一步发展，热岛效应问题日益严重。热岛效应可以体现城市的生态环境。它导致城市内部的高温，严重威胁着居民的身心健康，还导致城乡之间的气压差，加剧了城市内部的污染。由于西部大开发和近年来的“一带一路”倡议，乌鲁木齐市作为核心城市，经济飞速发展的同时，土地利用结构也发生巨大变化，从而导致热岛问题逐渐突显出来。因此，快速、准确获取热岛效应信息，不仅是缓解热岛效应的前提，还能够为城市可持续发展提供技术支持与数据支撑。
本研究以遥感(RS)和地理信息系统(GIS)相关理论作为基础，使用ESRI公司的组件式软件ArcGISEngine，在MicrosoftVisualStudio2012开发环境下使用C#作为开发语言，通过分析系统需求，对系统结构框架及功能进行了规划，运用Geodatabase构建地理数据库，进而完成了地表温度反演与热岛效应地理信息系统的设计。实现了乌鲁木齐地表温度数据的收集、存储、管理、热岛效应数据库、地表温度反演及热岛效应时空分布分析等功能。具体研究内容可以分为以下五个部分：
(1)选取2014年乌鲁木齐市Landsat8影像验证反演精度，得到大气校正法和单窗算法的地表温度分布图，与该地区亮度温度进行比较，又通过10期影像反演得到两种算法的地表温度(LST)，并与亮度温度进行比较；
(2)比较土地利用/土地覆盖变化(LUCC)监督分类算法，选择分类效果最好的分类方法；
(3)比较LandsatTM和LandsatOLI反演的地表温度和气象站点的实测温度；
(4)研究各年的景观格局指数，和土地覆被与地表温度以及热岛效应的关系；
(5)开发乌鲁木齐市热岛效应地理信息系统，完成地图功能模块、图像展示模块、地温变化趋势模块。地图功能模块完成基本图形处理操作；图像展示模块利用1990年、1998年、2006年、2014年乌鲁木齐地区四个阶段的Landsat数据进行了地表温度反演；地温变化趋势模块可以分析出乌鲁木齐市1990-2014年的8月LST的波动范围。
经过分析研究结果表明：大气校正法反演的影像的平均温度与亮度温度的平均值相差在0.4℃以内，单窗算法反演的影像的平均温度与亮度温度的平均温度相差0.1℃以内。平行六面体、最小距离、马氏距离、最大似然、神经网络和支持向量机的总体分类精度分别为83.41%、82.20%、51.71%、64.03%、75.04%、93.75%，Kappa系数分别为0.68、0.68、0.30、0.44、0.16、0.84。8月实测LST值与LandsatTM和LandsatOLI反演的地表温度的误差基本在1℃左右，可用于乌鲁木齐市LST时空分布研究。各年的景观格局指数差异明显。水域与植被和8月LST的相关系数分别是-0.563和-0.439，水域和植被与LST是负相关，抑制热岛效应；建设用地与未利用地和8月LST的显关系数分别是0.392和0.367，建设用地和未利用地与LST正相关，加剧热岛效应；可以通过增加植被和水域面积，达到抑制热岛效应的效果。从空间分布的角度来看，该地区的热岛效应主要集中在中部地区，但是随着年份的增加，热岛面积呈现出辐射状的增长趋势。地温变化趋势模块可以分析出乌鲁木齐市1990-2014年的8月LST的波动范围为21.64℃~24.85℃，年平均8月LST为22.59℃。
本研究以遥感(RS)和地理信息系统(GIS)相关理论作为基础，使用ESRI公司的组件式软件ArcGISEngine，在MicrosoftVisualStudio2012开发环境下使用C#作为开发语言，通过分析系统需求，对系统结构框架及功能进行了规划，运用Geodatabase构建地理数据库，进而完成了地表温度反演与热岛效应地理信息系统的设计。实现了乌鲁木齐地表温度数据的收集、存储、管理、热岛效应数据库、地表温度反演及热岛效应时空分布分析等功能。具体研究内容可以分为以下五个部分：
(1)选取2014年乌鲁木齐市Landsat8影像验证反演精度，得到大气校正法和单窗算法的地表温度分布图，与该地区亮度温度进行比较，又通过10期影像反演得到两种算法的地表温度(LST)，并与亮度温度进行比较；
(2)比较土地利用/土地覆盖变化(LUCC)监督分类算法，选择分类效果最好的分类方法；
(3)比较LandsatTM和LandsatOLI反演的地表温度和气象站点的实测温度；
(4)研究各年的景观格局指数，和土地覆被与地表温度以及热岛效应的关系；
(5)开发乌鲁木齐市热岛效应地理信息系统，完成地图功能模块、图像展示模块、地温变化趋势模块。地图功能模块完成基本图形处理操作；图像展示模块利用1990年、1998年、2006年、2014年乌鲁木齐地区四个阶段的Landsat数据进行了地表温度反演；地温变化趋势模块可以分析出乌鲁木齐市1990-2014年的8月LST的波动范围。
经过分析研究结果表明：大气校正法反演的影像的平均温度与亮度温度的平均值相差在0.4℃以内，单窗算法反演的影像的平均温度与亮度温度的平均温度相差0.1℃以内。平行六面体、最小距离、马氏距离、最大似然、神经网络和支持向量机的总体分类精度分别为83.41%、82.20%、51.71%、64.03%、75.04%、93.75%，Kappa系数分别为0.68、0.68、0.30、0.44、0.16、0.84。8月实测LST值与LandsatTM和LandsatOLI反演的地表温度的误差基本在1℃左右，可用于乌鲁木齐市LST时空分布研究。各年的景观格局指数差异明显。水域与植被和8月LST的相关系数分别是-0.563和-0.439，水域和植被与LST是负相关，抑制热岛效应；建设用地与未利用地和8月LST的显关系数分别是0.392和0.367，建设用地和未利用地与LST正相关，加剧热岛效应；可以通过增加植被和水域面积，达到抑制热岛效应的效果。从空间分布的角度来看，该地区的热岛效应主要集中在中部地区，但是随着年份的增加，热岛面积呈现出辐射状的增长趋势。地温变化趋势模块可以分析出乌鲁木齐市1990-2014年的8月LST的波动范围为21.64℃~24.85℃，年平均8月LST为22.59℃。