地表温度（Land Surface Temperature,LST）参与了近地表空间内的能量交换,是反映地表状况的关键参数之一,被广泛用于植被监测、城市气候评价、土壤水分估算等研究。随着遥感技术的快速发展,利用热红外遥感影像反演获取的地表温度具有空间覆盖广、多时相、研究成本低的优势,因而成为多尺度城市热环境综合研究的重要数据源。准确度量城市热环境变化特征、探明地表温度时空分异并揭示其主导驱动因子对缓解城市热岛效应、提高城市生态效益至关重要。本研究聚焦于定量遥感技术在城市热环境研究中的应用,开展了城市地表温度时空分异、多尺度驱动规律以及空间降尺度方法研究。本文研究成果可总结为以下三方面:（1）在现象规律层面,基于Landsat 8热红外遥感影像反演的地表温度数据,分析并总结了城市、不同类型的城市中心、街区以及工业园区的热环境时空变化特征,检测了多层级因子对LST空间分异的驱动作用。（2）在技术方法层面,研究首次构建了工业热岛效应度量方法。基于地理学两大基本定律,提出了耦合空间自相关性与异质性的核驱动地表温度空间降尺度策略,并在此基础上建立了一种非参数核驱动地表温度空间降尺度方法。（3）在理论与应用层面,提出了用于验证城市内部子热岛效应（以工业热岛效应为例）存在性的基本假设,讨论了高分辨率地表温度重建过程中对于空间自相关性特征预测的必要性。本文的主要工作和研究结论如下:（1）多中心城市地表温度潜在驱动因子的空间定量化研究基于多中心主义的概念与多中心城市定义,本文重点研究了三种类型的城市中心,即主城区、新区以及工业（/产业）园的夏季（地表）热岛强度格局。2013年至2018年,主城区热岛空间分布均匀,热岛面积占比增加了10%。由于城市土地开发尚不饱和、规划政策变动较大,滨海新区热岛强度呈现东西轴向不平衡的空间格局。对于工业园区,高热岛强度区域稳定、集中地分布在生产用地,并被绿化带分隔,边界清晰。在此基础上,研究应用地理探测器模型（Geographical Detector Model,GDM）检测了绿度、不透水性（灰度）、湿度和社会经济四个层级共11个潜在驱动因子对地表温度空间分异的解释程度。研究结果表明,各类中心对自然因素和社会因素的响应差异较大。对于整个城市和主城区,不透水层级的因子对LST空间分异的解释率最高（分别为45.9%,27.7%）,其次是绿度层级的驱动因子。而在新区和工业园中,自然因素（即绿度和湿度层级因子）对地表温度的影响更加显著。（2）城市形态街区的地表温度时空格局与多层次驱动作用研究在相对精细的空间尺度上,研究首次将城市形态街区作为基本单元,探究了不同二维与三维建筑形态条件下九种街区的地表温度时空分异。其中,低层高密度街区的热点区域（即高温区）面积比例最大,在春夏秋冬四季的占比分别为40.12%、36.09%、35.49和28.20%。高层街区产生的热点较少,高层高密度街区在冬季的热点分布指数最低（0.06）。在不同季节中,街区的平均建筑高度越低,建筑密度越大,其LST往往更高。之后,研究利用GDM对比分析了建筑形态、土地覆盖与土地利用、功能属性等17个因子在不同季节对地表温度的驱动作用。研究结果表明,功能属性层级的驱动因子对地表温度空间分异的解释率最小。任意两个因子间的交互驱动作用表现为双因子增强或非线性增强两种类型,再次印证了街区尺度地表温度空间分异是环境与人为因素的综合作用结果。（3）工业热岛效应度量方法与成因分析研究将工业园区从其他人工地表中独立出来,在原始的城市地表温度空间分布基础上,系统构建了基于“地表温度廓线—热岛强度计算—热异常分级—热景观格局指数”的工业热岛效应度量方法。通过时空论证为这种城市内部的子热岛效应提供了新的证据,且明确了工业热岛效应的遥感定义。2013至2020年武汉工业园区时序分析结果显示,春夏季工业热岛效应强烈,秋季减弱,冬季最弱。多季节的地表温度廓线图显示,IHI足迹范围在3.35 km至3.4 km之间,工业园区与其背景区域最大LST差异可达5.17℃。工业园区的热景观斑块破碎度与工业热岛强度呈现相反的季节变化特征。人为热排放加剧了工业热岛效应,工业生产活动中的能源消耗对局域热环境的影响显著。（4）耦合空间自相关性与异质性的核驱动地表温度降尺度策略基于地理学的两大基本定律,研究首次提出了耦合空间自相关性与异质性的地表温度降尺度策略（Strategy Coupling Spatial Autocorrelation and Heterogeneity,SCSAH）,并将其应用于改进传统的核驱动LST降尺度模型。在SCSAH框架基础上,构建了一种非参数核驱动地表温度降尺度方法（Nonparametric downscaling method of LST,N-DLST）,通过引入贝叶斯非参数回归方法,实现了回归核（或多回归核组合）自动优选,克服了线性模型在构建地表温度与回归核之间函数转换关系的缺陷。研究利用多种降尺度模型将Landsat 8 LST数据从300米降尺度到30米,其中N-DLST方法的精度优于传统的核驱动降尺度方法,决定系数最高（R~2=0.929）,均方根误差最低（RMSE=0.853）。此外,改进后的Dis Trad模型和基于地理加权回归的降尺度方法精度显著提升,R~2提高了约0.09,RMSE降低至少0.4℃。精度评价结果显示,SCSAH可有效增强传统核驱动降尺度模型在城市区域和水域的LST降尺度性能。本文以城市地表温度为研究对象,围绕其“时空分异”、“驱动因子”及“降尺度方法”开展定量遥感研究。研究总结了多尺度城市热环境时空变化特征,探索了其背后的复杂驱动机制,提出了普适的、高精度LST空间降尺度方法。研究成果对理解城市热环境时空变化模式具有重要意义,同时为多尺度城市热岛效应研究提供了技术支持。