城市热岛效应是当前气候变化研究的一个新热点,它对城市的环境质量及市民健康产生不利的影响,同时也给城市生活带来相当大的经济负担。随着城市化进程的加快,城市热岛效应也越来越突出,对城市社会经济和环境的危害也相继增大,这给城市规划建设提出了新问题。为了保护城市的生态环境,迫切需要深入系统地研究城市热岛效应的变化过程及内在机制。　　 南京市是江苏省的政治、经济、文化中心,也是中国城市化水平最高的城市之一。城市化过程的快速发展使得城市及周边的土地利用/覆被类型发生了巨大的变化,城区的建设用地范围不断增加,大量郊区的耕地被建设用地侵占,城市热岛效应也越来越突出,影响城市整体的生态环境质量。　　 本研究借助于现代遥感技术和数学方法,利用研究区的MODIS、TM/ETM+多源遥感影像,分别以分裂窗和单窗算法反演了地表温度,并用气象数据对结果进行验证,得到了不同尺度的地表温度数据库。在此基础上利用高斯模型模拟了1km尺度下城市热岛的大小,分析了南京城市热岛在1km尺度下的昼夜和季节变化特征,利用热岛分级的方法研究了30米尺度下南京城市热岛的年际变化特征;并利用城市下垫面景观对温场进行分区,形成了南京市的温场景观,探讨1988年-2007年之间研究区温场景观的演变特征;最后,研究分析了下垫面特征(LUCC、植被覆盖度、不透水面)与南京市城市热岛之间的关系。　　 结果表明,南京市存在明显的城市热岛效应。其空间分布特征表现为地表温度的高值区主要集中在南京市主城区(鼓楼、下关、白下区)和大厂区,还有浦口区、江宁区、六合区、以及溧水县和高淳县的中心城镇,低值区主要集中在郊区的农田和林地。城市热岛的季节分布特征为:高斯模型模拟的热岛强度较强的是夏季,其次是春季和秋季,冬季则无热岛现象(温度距平值不是正态分布);昼夜变化特征主要表现为:高斯模型模拟的热岛强度是夜间大于白天。南京市城市热岛的年际变化特征主要为1988年到2007年南京市的高温区扩展的范围和南京市城区扩展的范围一致,因此,城市热岛效应随着城区的扩展而越来越强。　　 对南京市温场景观的多年变化特征的研究表明:1988年到2007年之间,南京市温场景观的斑块数量和斑块的聚集度指数呈现减少趋势;平均斑块面积、景观的多样性、均匀度以及破碎度指数呈现增加趋势。通过分析各种温场景观类型的格局指数,结果发现低温绿地和高温半裸地的斑块面积大,破碎度高、分维值高,边界复杂;而特高温建设用地及较高温建设用地分布面积小,破碎度低、分维值较低,边界简单。城区内部,各类高温建设用地温场景观在1988年至2000年呈现破碎状,到2007年部分碎片聚合,形成了热团块,趋于稳定。南京市温场景观中各种高温建设用地的面积随着城市的扩张而增加,同时低温绿地和高温半裸地逐步减少,并转变为各种高温建设用地。而且通过地图图谱分析发现,持续变化型主要分布在城郊结合部,这一地带因为城市的扩张,温场景观变化剧烈,城区内部的温场分区变化不大。南京温场景观的这种变化趋势说明随着城市扩张,城市热岛效应的范围也在逐步扩大。　　 对南京市城市热岛与下垫面特性关系的研究结果表明:1988年-2007年之间,土地利用的动态变化对城市热岛效应的影响主要表现在随着城市规模的扩大,各种土地利用类型和建设用地的温度差异呈现增加的趋势,建设用地和耕地的变化对研究区地表温度变化的贡献度较大,说明研究区地表温度的变化主要是因为城市蔓延扩张发展引起的。对于土地利用的空间格局对城市热岛的影响的研究发现,土地利用类型的斑块数量和斑块密度与地表温度的灰色相关系数最高,而各土地利用类型的PLADJ指数、IJI指数和DIVISION指数和地表温度的灰色相关系数较低。利用线性混合光谱模型提取了南京市植被覆盖度和不透水表面,并研究了城市热岛与植被覆盖度和不透水表面的关系。结果发现,地表温度和植被覆盖度的变化有明显的负相关关系,而且这种负相关关系存在着一定的尺度效应,随着空间分辨率的增加,在120米地表温度和植被覆盖度的负相关性最大,随后随着分辨率的增加,负相关性减小。地表温度和不透水表面存在明显的正相关关系。因为不透水表面受季节影响不大,所以不透水表面能更好的表征城市热岛的强度。　　 本文所研究南京市城市热岛效应的时空变化规律及其城市热岛与下垫面的关系,对于分析我国城市化和经济发展带来的热环境变化具有重要的指导意义,进而能够为缓解城市热岛效应和改善生态环境提供合理的建议。本论文的研究成果对科学制定城市发展规划,实现经济效益与环境效益的有机统一,及深入了解观测环境变化如何影响地表温度记录,都具有重要的现实和科学意义。