随着我国城市化进程不断推进,城市热环境问题越发严峻。大量不透水人造下垫面代替自然植被和裸土是形成城市热岛现象的主要原因之一,研究城市下垫面变化与城区热环境的关系,对明确热岛形成机理、缓解热岛现象具有重要意义。卫星遥感作为研究城市热岛效应及其演变过程的现代技术手段,影像数据丰富,但较低的分辨率使其在研究城市下垫面地表温度的时空分布特征、城区微尺度热环境方面不具优势。无人低空遥感影像正好弥补了这一缺点。本文以中新广州知识城南起步区为研究对象,基于2012年和2015年低空遥感影像数据,对区域热环境进行了定量分析与评价,并研究了城市土地利用变化与地表热岛演变关系。主要内容如下:(1)对低空航拍获取的可见光图像、热红外图像进行拼接、地理配准、裁剪等预处理,获取了研究区域2012年、2015年的可见光影像及热红外影像。(2)基于两期可见光影像数据,分析了研究区域土地利用类型时空演变特征,定量描述了各土地利用类型随时间变化的相互转化情况。并基于分类结果和NEC TH9260红外热像仪特点,进行了地表温度的分类反演和评价。结果显示,反演温度的绝对偏差均值为1.86℃、均方根误差为1.94℃。(3)引入热效应贡献度指数Hi、土地利用类型热单元权重指数D1、区域热单元权重指数D2,定量研究了土地利用类型对地表温度的影响。研究发现,土地利用类型与地表温度及区域热效应具有密切的关系,建设用地、裸地、旱地是形成区域热效应的主导因素,热效应贡献度指数Hi排序为建设用地>裸地>旱地。(4)对地表温度热力等级划分常用的等间距法、均值—标准差法进行了对比与优选,结果表明:相比于等间距法,均值—标准差法更适用于低空遥感地表热场划分,并且当标准差倍数X=1.5,划分为6级时界定的热岛范围更合理。(5)从地表温度热力等级及区域热力强度指数两个层面研究区域热岛效应的时空演变特征。结果表明:在2012~2015年间,中新广州知识城南起步区热岛区面积占比增长了1.13%,热岛区地表热岛强度由7.22℃升高至10.54℃,提高了3.32℃;区域热力强度指数由0.35升高至0.39;热岛总体发展趋势由东北—西南走向转变为南-北走向,区域热岛重心向南偏移。基于马尔科夫模型预测了研究区域2018年不同地表温度热力等级面积占比,结果表明:较2015年,2018年热岛范围面积占比将增加2.19%,区域热力强度指数将升高至0.41。(6)选取不同尺度地块作为移动窗口,探究了地表热岛强度与窗口内土地利用类型面积占比之间的关系。研究发现,地表热岛强度与窗口内土地利用类型面积占比具有较明显的尺度效应,且随着移动窗口尺寸增大,与地表热岛强度呈显著相关的土地利用类型减少;不同土地利用类型面积占比对地表热岛强度影响程度的相对大小因移动窗口尺寸的不同而不同,无明显的规律。