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近年来,随着城市发展规模的不断扩大,以城市热岛为代表的城市热环境变化直接或间接地影响了城市环境质量,因此,定量分析及研究城市热岛时空演变规律,预测城市热岛变化趋势,并制定相应的缓解和防范城市热岛效应的措施,已经成为改善城市环境质量,保护城市生态系统的一项重要任务。本文以天津市滨海新区为例,分别选取1992年7月30日和1998年5月28日的两景TM数据,以及2006年7月21日和2009年8月30日的2景ETM+数据作为研究对象,利用Artist&Camahan单窗算法对同区域不同时相的影像数据进行地表温度反演；采用对比划分地温方法,从而确定热岛的范围,并分析和概括城市热岛时空分布特征；然后借助转移矩阵模型定量分析研究区域城市热岛的变化情况；研究最后选用马尔可夫链模型对研究区域城市热岛效应变化进行预测。通过数据分析发现：1.天津市滨海新区在17年间(1992年—2009年),城市热岛效应不断加剧,高温区域扩散趋势明显：高温区面积比例由1992年的5.88%到2009年的6.04%,上升了0.16%,特高温区面积比例则增长了0.4%；2.在外界环境不发生变化的前提下,基于现有城市发展模式,预计到2022年热岛区面积预计占到滨海新区总面积8.38%,与2009年基本上持平,不过,预测结果分析,滨海新区的次高温区面积增加较明显,由2009年的12.47%上升为16.59%,增加了4.12%,如果不进行人为干预,可能会转为高温区或者特高温区,滨海新区的热环境将进一步恶化；3.通过建立地表温度与NDVI(归一化植被指数)及NDBI(归一化建筑指数)的相关关系,结果显示造成城市热岛时空演变的原因主要是人为活动引发的城市下垫面深刻的变化。因此,通过在生态结点以及城市热岛效应集中的区域进行选择性绿化等本地植被修复,有利于缓解城市热岛效应带来的不利影响。