近几十年来城市化进程加速发展，使城市范围不断扩大，城市周边的植被、水体等自然景观逐渐转变为人工的不透水面，使其生态系统遭到破坏，从而加剧了城市热岛效应，并进一步危及到城市的能源使用和环境问题。天津市为我国四大直辖市之一，紧邻首都北京，城市化水平高，城市热岛效应显著。针对天津地区的状况，有必要从地表参数变化角度分析城市热岛效应，为天津地区城市热岛缓解提供科学依据。　　本文选取2001年9月1日、2006年7月21日、2009年8月30日、2013年8月25日的四幅研究区的Landsat卫星遥感影像，采用单窗算法反演地表温度，并运用城市热场变异指数划分城市热岛等级，用于分析城市热岛时空变化特征及城市热岛景观格局。通过城市热岛分布典型区分析发现城市热岛产生与植被、水体转变为不透水面的状况密切相关。在此基础上，选取植被指数NDVI、水体指数MNDWI、不透水面指数NDISI，运用阈僮法通过多次试验获取植被、水体和不透水面分布区，分析地表参数变化特征。最后，将影响城市热岛的地表温度与其他参数做剖面分析和单因子、多因子相关分析，以及城市热岛与地表参数的空间叠加分析。研究结果包含以下几方面:　　(1)天津地区城市热岛面积不断扩大，空间分布不均，主要集中在中心城区，同时中心城区与环城四区的交界地带成为了新的热岛分布区，总体呈现出由中心城市向环城四区不断扩张的趋势。城市热岛等级时空变化明显，形成由极强热岛占优势转变为弱热岛占优势的分布特征。热岛景观格局向聚集化方向发展，形状趋向复杂化，结构上呈现团簇状分布，各等级热岛景观面积分布趋于均匀。　　(2)中心城区与环城四区交界地带地表参数变化明显。主要表现为植被和水体面积不断减少，不透水面面积快速增加，地表温度逐渐升高。　　(3)基于地表参数剖面分析和定量化相关分析发现，地表温度与植被、水体呈线性负相关，地表温度与不透水面呈非线性指数正相关;不透水面使地表温度的增温作用强于植被和水体对其降温作用之和。通过城市热岛与植被、水体、不透水面的空间叠加发现，热岛区主要位于在不透水面覆盖区，植被和水体分布地带多为绿岛。