城市生态环境对城市化进程的响应一直是城市研究的热点。城市热力景观是将景观分类方法应用于地表热场的结果,能够充分展现城市化进程中人类活动对热岛分布的作用规律。天津作为我国环渤海地区的经济中心和国家中心城市,是我国近几十年来城镇化效果较为显著的地区之一,尤其是在滨海新区被纳入国家战略计划之后,城市的热环境问题日渐严重。本文选取了天津市中心城区、环城区以及滨海新区共11个行政区作为研究对象。首先,利用Landsat系列卫星影像对1992、2006、2014以及2016年四期的地表温度进行反演。其次,在划分热力景观级别的基础上,通过面积转移矩阵、横截面法以及转移重心法对近二十年天津市主要城区的热力景观格局时空演变特征进行定量分析,总体上来看,天津市城区地表温度有逐渐上升的趋势,中心城区的地表温度有降低的趋势,环城区高温区域(高温区、次高温区)总面积并没有太大变化,滨海新区的整体地表温度有上升趋势。再次,将地表温度与地表参数之间进行线性拟合和趋势分析,结果表明:(1)由于水体面积较大,故NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)与地表温度总体呈正相关,但两者关系并不能很好地用线性拟合的公式解释;(2)MNDWI(Modified Normalized Difference Water Index)和地表温度呈极显著负相关,两者关系在一定程度上可用线性拟合公式解释;(3)地表温度与NDISI(Normalized Difference Impervious Surface Index)的关系不适合用线性的方式去解释,两者在相关性分析上呈极显著正相关。同时,利用地统计学方法结合景观格局指数对的热力景观进行分析,结果表明:(1)滨海新区的地表温度空间自相关性最强,其次是环城区,中心城区较弱;(2)中心城区的各级别温区斑块种类单一,存在着占据中心城区大部分总面积的优势温区,环城区斑块边缘最为复杂,滨海新区各级别温区斑块丰富,分布较散,边缘复杂程度一般;(3)常住人口与 PLAND(Percentage of Landscape)和 LPI(Largest Patch Index)呈极显著正相关,因此,控制人口数量对热环境问题的解决有着十分重要的意义。最后,在前边研究的基础上通过引入数据同化思想对CA-Markov模型进行改进,对2020年天津市热力景观进行预测,结果表明,到了 2020年,高温区面积将会增加,增加部分主要由次高温区转化而来;次高温区面积减少,小部分转移到了中温区;次中温区和低温区面积变化不大,整体面积最多的还是中温区。中心城区高温区增多,热环境有恶化趋势。