近40年来,随着经济和人口的增长,城市面积快速扩张,不透水面急剧增加,而森林、草地、农田随之快速减少。由于不透水面会改变自然水循环过程,因此会导致一系列的城市生态环境问题。在诸多城市不透水面扩张带来的生态环境问题中,城市地表温度升高及其导致的热岛效应备受学者关注。包括香港和澳门在内的大珠三角城市群是我国发展最快的三大城市群之一。如此大规模的城市群已经对整个大珠三角的城市生态系统和环境产生了深远的影响,因此需要从区域尺度出发,借助时间序列数据分析大珠三角城市群不透水面扩张对整个区域热环境的影响。本文使用了161景Landsat系列卫星数据,通过结合一种新的CBCI(combinational biophysical composition index)指数和双向的时间过滤方法提取了1994年到2016年的不透水面时间序列数据。同时,下载了2000年到2016年的MOD11A2地表温度数据。借鉴景观生态学和地理学的相关理论和方法,系统分析了大珠三角区域不透水面时空动态及热环境变化情况。提取了与地表温度变化相关度最高的一系列指标作为模型的输入参数,借助支持向量机建立大珠三角不透水面及其热环境效应模拟模型。在此基础上,分别设置两种未来10年大珠三角城市群发展的不同情景,模拟预测不透水面扩张对地表温度的影响。研究结果揭示了大珠三角不透水面扩张对区域热环境的影响因素及影响机理,为将来城市群的发展规划及生态城市的建设提供决策支持。本文的主要研究内容和结论如下:(1)在低、中、高分辨率遥感影像上的相关性分析的结果表明CBCI指数的值与不透水面百分比之间具有显著的正相关关系,并且其相关系数的值均大于CBI(combinational build-up index)、BCI(biophysical composition index)、NDVI(normalized difference vegetation index)和NDBI(normalized difference building index)。其次,相比于NDVI,CBCI的值与植被的百分比同样具有显著的相关关系。以上结果表明,CBCI指数可以高效便捷的增强不透水面、植被、裸地和水体的信息,并且可以有效的分离不透水面和裸地。此外,引入了双向的时间过滤方法修正错分的像元,用于提升分类精度。(2)大珠三角不透水面从1994年的569.23km~2增长到2016年的10200.53km~2,年均增长率为51.7%,在大珠三角区域的占比从1994年的0.9%增长到2016年的17%。2004年之前的不透水面重心(ISGC)的移动距离普遍大于2004年之后的移动距离。另外,2004年之前的标准差椭圆的长短轴平均比率大于2004年之后的平均比率。景观指数的结果表明,随着城市的发展,大珠三角的不透水面破碎程度逐渐增加,景观复杂度不断上升,斑块密度不断增加。以上结果说明大珠三角不透水面的发展受到地形的限制,扩张模式由2004年之前的外向扩张为主转变为2004年后的“填充式”扩张为主。(3)大珠三角区域2000年到2016年间的日间和夜间的年均地表温度变化分析结果显示,随着城市的发展,大珠三角平均地表温度显著升高,其中日间平均地表温度升高了9.80℃,平均每年增长0.58℃,年均增长率为2.21%;夜间平均地表温度升高了10.91℃,平均每年增长0.64℃,年均增长率为3.79%。从空间分布的情况来看,随着城市的不断发展,高温区域的面积不断扩大,最终在大珠三角的中心区域连城一个整体,但是在高温区域中始终存在一些“冷岛”。此外,日间的热力景观格局呈现出破碎程度减少,复杂度降低,斑块密度不断降低、聚集程度不断上升的趋势。相反,夜间热力景观格局的变化不具有明显的趋势。(4)区域尺度上的分析结果表明,不透水面的占比每增长1%,会导致区域的日间平均地表温度升高0.67℃,导致区域的夜间平均地表温度升高0.75℃。次区域尺度上的分析结果表明,在不透水面密度分别在低于40%和高于90%时,不透水面密度的增加会显著的提升日间和夜间的地表温度,每当不透水面密度增加10%,日间地表温度平均增长0.43℃,夜间地表温度平均增长0.34℃。在像元尺度上的分析结果表明,日间地表温度与不透水面在空间上的相关关系十分显著,而夜间的相关关系略低。最后,日间地表温度和夜间地表温度与不透水面的斑块个数(NP)、斑块密度(PD)和景观形状指数(LSI)具有极强的正相关关系,相反聚集指数(AI)、平均斑块大小(AREA_MN)和最大斑块指数(LPI)不具有明显的相关关系。(5)选取了与地表温度关系最为密切的5个影响因素作为模型参数,分别是不透水面面积、不透水面在区域的占比、NP、PD和LSI。借助支持向量机建立大珠三角不透水面及其热环境效应模拟模型。模型建立之后,分别设置两种不同的情景来预测大珠三角区域未来10年不透水面扩张对区域热环境的影响。通过模拟预测发现,不透水面在空间的配置对地表温度的影响远大于不透水面在整个区域的占比。因此在以后发展中应当注意合理规划城市和区域的不透水面的空间配置,才能保证城市乃至区域的生态环境可持续发展。