城市是人类创造出来的人工生态系统,以人类聚居为中心,人类与客观世界有大量物质和能量交换,同时产生大量废弃物,因而城市是人与自然矛盾最集中的地方。城市化过程与城市气候、城市环境之间存在着时序和空间上的相互作用和相互依赖关系。城市化引起的城市大气污染、城市热岛、城市灾害等城市病日趋严重,如何建设生态城市,使之可持续发展,已经引起了广泛的重视。本文以西安都市圈为例,在GIS技术的支持下,以Landsat5 TM和Landsat8OLI/TIRS,MODLT1M遥感影像为数据源,辅以西安都市圈、西安市中心城区的基础地理数据及其它相关资料,通过不同模型反演得到西安中心城区地表温度数据,采用分型网络算法提取西安中心城区城市热岛范围,分析了西安中心城区城市热环境空间分布格局及其变化特征;利用混合光谱分解的方法得到西安中心城区不同城市下垫面分量,研究了城市地表温度与不同下垫面因素之间的关系,并以西安市中心城区内10个公园为典型例子,分析了西安中心城区公园内部地表温度与公园斑块特性之间的关系,探索了公园的降温范围;以MODLT1M数据产品为基础,采用均值-标准差的方法划分城市热岛范围,揭示了西安都市圈热环境的季节、昼夜变化特征。本文的主要结论如下:(1)西安中心城区地表平均温度连年升高,增温明显,高温与最高温区空间分布范围也随城市规模扩张而增大。1988-2006年,西安中心城区高温与最高温区所占比例增大,2006~2014年高温与最高温区所占比例减小。热岛区与次热岛区在2006年以前基本保持扩张的态势,2006年后,呈现出面积缩小的趋势。26年间,中间区、次热岛区以及热岛区区的面积增加,冷岛区与次冷岛区的面积减少,面积变化的绝对值依次为:冷岛区>中间区>次热岛区>次冷岛区>热岛区。西安市中心城区的高温区主要分布在人口、居住、商业密集的城市核心区、企业密集的经济技术开发区、较大面积拆迁地以及植被覆盖较差的区域;低温区、次低温区主要沿渭河、灞河、汉城湖等河流呈带状分布,在汉长城遗址保护区、曲江遗址公园、大唐芙蓉园、兴庆宫等公园绿地区以及已纳入城市规划区范围但仍存在大片农田的长安区、临潼区等地也有分布。(2)采用混合光谱分解等方法提取城市下垫面信息,分析城市各种下垫面与地表温度之间的关系;构建公园对周边环境降温的影响模型,探讨城市公园对其周边地区的降温效果。研究发现,西安中心城区地表植被覆盖度与地表温度呈对数负相关,不透水面与地表温度呈对数正相关关系。可以通过增加植被覆盖度,合理有效地在城市建筑用地、道路、房屋顶部增加绿化面积等方式降低地表温度,从而缓解城市热岛现象。公园斑块特征参数与地表平均温度间的相关性分析发现,公园内部温度与公园的周长、面积呈显著负相关关系、与周长面积比呈显著正相关。距公园的距离增大,温度呈递增趋势,但达到一定距离时表现出无规律变化;距公园斑块的距离越大,降温幅度逐渐降低,温差与距离呈不明显的对数关系。公园降温范围的大小受公园斑块特性以及周边环境的影响,公园面积、周长以及形状指数均与公园降温范围呈线性正相关性,但相关度不高,因此可以通过增加公园面积、周长达到一定的降温效果。(3)以MODLT1M遥感数据产品为基础,对比分析西安都市圈城市热岛的季节、昼夜变化特征。西安都市圈城乡温度差异较大,季节和昼夜差异明显。从白天来看,热岛比例指数表现出夏季>秋季>冬季>春季的特征;从夜间来看,热岛比例指数则呈现夏季>冬季>秋季>春季的趋势。从各月份观察,整体而言,除8、9月份白天的热岛比例指数低于夜间外,其余月份西安都市圈的城市热岛强度均表现为白天大于夜间的特点。