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阈值。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。
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适读人群 ：本书可供城市生态学、土地利用规划与管理、城市地理学、城市规划学、遥感与GIS等科研领域的研究人员、政府决策相关人员和高校师生参考使用。
《城市地表热环境遥感分析与生态调控》可供城市生态学、土地利用规划与管理、城市地理学、城市规划学、遥感与GIS等科研领域的研究人员以及政府相关决策人员和高校师生参考使用。
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 239
第一章城市生态调控新理念与理论基础
第一节城市生态调控新理念与研究范式
城市生态服务功能直接影响城市人居环境和人类安康（human well-being）。在当前乡村人口不断向城市集聚、城市快速向外扩张，加之全球环境变化加速（温度升高、洪水及热浪频发）的影响下，城市生态服务功能正面临着前所未有的挑战。城市不透水地表（impervious surface area，ISA）与绿地空间（green space）作为城市土地利用/覆盖结构特征的重要组合模式，会对地表辐射与能量的分配产生截然相反的作用，进而对城市热岛、大气环境及局地气候产生重要影响，从而对城市生态服务热调节功能产生决定性作用。
在现代城市发展过程中，如何通过调控城市建筑红线（不透水地表面积比例）和生态绿线（绿地）、蓝线（水域），实现城市空间结构布局中商业和工业等产业用地、住宅用地以及生态绿地的有机组合，使有限的城市空间发挥调节局地气候、改善人居环境、减缓城市污染的作用，营造良好生态环境，仍有待于城市规划科学、城市土地利用科学、景观可持续性科学、城市生态学、城市气候学等自然和社会科学链接协同解答。
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