城市热岛(UHI)是城市气温高于四周郊区的温差现象，对环境生态系统和人类生产活动己造成重大影响。研究热岛效应一个很重要的直接方法就是准确测量陆地表面温度(Land Surface Temperature，LST)，它是衡量区域和全球尺度地球表层物理过程的一个关键参量，研究陆地表面温度对全球能量平衡的研究有着重要的意义。近年来以3S为代表的空间信息技术迅速发展，由于卫星遥感技术可全天候获取详细地表信息，具有其它方法所不可比拟的优点，因此应用卫星遥感技术研究热岛己成为环境科学的一个新热点。 本论文基于ETM+卫星遥感热波段数据以武汉市为例进行地温反演研究，从而达到研究城市热岛效应的目的。我们的主要工作有四个部分： 1、对收集到源数据进行预理。对1991年TM6和2002年的ETM+数据进行几何校正配准，将4、3、2波段组合以突出植被绿地信息，通过遥感影像分类方法，大体分出几个一级地物类型。 2、在反演的算法理论研究中，我们从遥感器所接收的基本物理量——光谱辐射亮度这一基本概念为出发点，对普朗克黑体辐射公式进行了从描述光谱辐射出射度转化为描述光谱辐射亮度的理论推导，明确了它们之间的联系与区别，并以大气辐射传输方程简化的单波段地表温度反演算法为基础反演了研究区的地温值。其中，采用了基于归一化差值植被指数和基于地表分类相结合的方法确定地表发射率，这一结合既可以保留前者的易用性和后者的精确性，还可避开它们各自的缺点。 3、在应用方面，反演得到的地温绘制热岛效应图结合城市扩张空间特征图发现，城市扩张和热岛效应紧密相关。引入热效应贡献度和区域热单元权重指数概念，对各个地表类型的热贡献度做了对比，发现建筑用地集中、人口密度大的地类是最主要主导因素。通过选取13个抽样点的地表温度与植被指数数据，做回归分析发现地温和归一化差值植被指数呈很好的负线性相关。 4、最后针对性的提出缓解城市热岛效应的有效措施：增加绿化投入，提高城市绿地覆盖率；合理规划城市建筑；减少人为热的排放量；预防和治理大气污染；保留城区水域面积。 研究取得以下成果： 1、对比分析了TM6热波段反演地表温度的算法优缺点，并综合归一化植被指数和遥感分类，对地温反演过程中的几个参数进行了本地化推导。 2、武汉城市热岛效应显著，且与城区扩张联系密切。城区扩张表现为老城区向东、西和南向扩张，向北几乎没有变动，扩展趋势为近郊城市化、远郊近郊化和农村郊区化，农田被大量占用为工业用地和建筑用地，在城市热岛图上表现出高温区。 3、定量化研究不同的土地利用类型对于热环境的影响，发现人口密集、活动频繁区域的整体热环境不容乐观，并针对性的提出缓解城市热岛效应的有效措施，为决策部门提供可靠的依据。