城市化与工业化的进程，导致城市热岛的出现并加剧了其范围与强度。城市热岛影响着城市生态系统的物流、能流，改变城市生态系统的结构和功能。为缓解城市热岛，首要的工作是采用先进的观测手段与技术，搞清楚城市热岛的形成机制，其重点之一是探求城市热岛空间分布结构与城市下垫面特征之间的关系。许多学者已经利用遥感技术展开了大量的研究。　　 本研究进行了多时相和多区域对比研究，研究区域包括：北京、上海、武汉、沈阳。主要采用Landsat ETM+的热红外数据提取城市热岛强度；利用归一化线性光谱分解技术提取城市下垫面组分信息：城市不透水面和植被覆盖，用来表征城市热岛的影响因子。　　 全局MoransI系数表明：在不同区域不同时相，城市热岛、植被覆盖、不透水面三者的分布均存在较强的空间正自相关，呈聚集性空间分布。采用变差函数和二级球状套合结构模型进一步分析了城市热岛、植被覆盖、不透水面三者的空间分布格局，结果显示了三者空间分布存在的多尺度特征，并探测到了三者在空间分布上的3个特征尺度：像元尺度和两个区域尺度。　　 采用简单统计与交叉相关函数两种方法对影响因子(城市不透水面、植被覆盖)与城市热岛之间的关系进行了对比研究。结果均表明：两个影响因子与城市热岛之间的关系均存在时相和区域差异；且植被覆盖与城市热岛之间的关系表现出更明显的时相和区域差异，相对来说，不透水面与城市热岛之间的关系受区域和时相的影响要小一些。交叉相关系数的结果也表明：两个影响因子与城市热岛之间的关系呈现出多尺度现象与周期性特征。通过对交叉相关系数曲线的识别与分析，探测到了相关关系的空间多尺度分布特征，以及一个约为550m的特征尺度，此结论将有助于指导以后的城市规划。　　 通过对比试验，最终选取了Daubechies4小波基。利用二维小波变换，对城市热岛强度进行6级分解与重构，实现了城市热岛强度多尺度可视化表达，使得其空间分布格局的特征在相应的尺度上表现得更明显。　　 结合不同尺度下小波高频能量的分布，分析了城市热岛强度及其影响因子空间分布格局的特征尺度，得到了与变差函数分析较一致的结果。同时研究结果也表明：城市热岛强度与其影响因子之间的相关关系存在一定的尺度间差异。　　 本研究通过多时相多区域的对比分析，探讨了城市热岛的空间多尺度特征，以及时相与区域差异，得到了较以往研究更全面的认识，相信对以后的相关研究将起到一定的启示作用。