自1833年，城市热岛效应被首次提出以来，其对环境的影响也逐渐被重视。随着城市经济建设的发展，自然环境及人居环境的优化已经成为了国家建设的目标之一。城市热环境是城市空间环境在热力场中的综合表现，遥感的时间特性、空间特性和光谱特性，能够为地表各种模型建立，定量化研究提供数据基础，可以为城市热环境的动态监测及影响因素研究提供支持。本研究以沈阳市为研究对象，分析城市热环境的时空变化，为城市生态建设提供参考。主要研究成果如下：（1）实现了研究区城市热环境的遥感动态监测。以1992年、2001年、2010年三个时相的LandsatTM/ETM+遥感数据为数据源，选用单窗算法，对数据进行地表温度反演；利用监督分类方法，结合人工目视解译，对研究区进行景观分类，并通过景观指数对景观格局进行定量分析，研究其对热环境的影响；构建适用于研究区的CA-Markov模型，对研究区热环境进行模拟预测。（2）城市热场等级变化动态规律对比分析。基于均值标准差法对地表温度反演结果进行划分，得到地表热场等级图，并对其进行面积统计，高温区面积百分比从4.5%增加到12.8%，范围沿中心区向外蔓延式发展，西部、南部扩张较明显；但2010年与2001年相比，高温区由大面积片状被次高温区及中温区分割成小面积斑块，热岛强度由4.98降到了4.56；20年来，热岛范围明显增大，热岛强度先升高后降低。（3）地表景观与热场等级存在明显关联。结合景观分类图及地表温度图，计算各景观类型的平均温度，由高到低分别为:建设用地>城市绿地>耕地>林地>水体。定量统计1992年-2001年、2001年-2010年热等级变化图，等级增强主要伴随有植被区域和水体向建设用地的转化，而等级不变区大多为景观类型未变区，地表热等级变化受景观类型转化影响明显。主要选择斑块指数、边界指数及多样性指数等景观指数，表征景观格局的变化，结果表明，建设用地、绿化用地破碎度增强，热岛强度减小；水体、林地的聚集度指数增大，表现为“冷岛”区域；面积分维数和边界密度等指标增加，斑块边缘效应增强，有利于斑块间热量流通。连通性和异质性增加，让景观间能量交换更加方便。景观格局变化对热环境分布影响较大。（4）构建了适用于研究区热环境预测的CA-Markov模型。依2001年和2010年地表热场转移概率矩阵，确定适宜性图象集，构建了CA-Markov热场预测模型，利用2010年实际数据验证模型精度，结果表明此模型可以用于研究区的热环境模拟。以2010年热场等级图为基础，模拟预测2019年沈阳市热环境状况，从模拟图看出高温区破碎化程度加大，低温区增加，表明城市热环境有所缓解，但通过统计分析，高温区仍呈现略微增加趋势，高温区及次高温区的面积和增幅仍较大，城市热岛效应仍较明显。分别从人类活动及景观格局两方面提出城市热环境优化对策建议。