在全球城市化大发展的背景下,城市道路、屋顶、广场等不透水面增长迅速,其动态变化能够反映城市空间环境变化情况,不透水面覆盖度在评价城市化水平及城市生态环境质量方面具有重要意义。乌鲁木齐市是“一带一路”沿线上具有重要影响力的城市,不透水面迅速扩张,对区域生态气候产生了一定程度的影响。作为干旱区具有代表性的城市之一,乌鲁木齐市裸地分布较多,土质干旱,地表温度和地表湿度成为影响城市生态气候及人居舒适度的重要因子。本文以乌鲁木齐市主城区为研究区域,利用Landsat TM/OLI影像数据,通过不透水面(ISA)指数法和线性光谱混合分解(LSMA)模型估算不透水面信息,并对不同方法的估算结果进行精度对比分析。根据单窗算法和穗帽变换分别提取地表温度和地表湿度。在以上基础上对研究区进行相关研究,从而探究不透水面动态变化特征及其与城市气候效应的相关关系,为“城市双修”(即生态修复和城市修补)提供决策依据,推动城市绿色发展。本文主要得到以下结论:(1)LSMA较ISA指数法不透水面覆盖度估算值与实际值拟合程度高,其中对Landsat 8影像估算精度比Landsat TM的估算精度稍好。对误差分布进行统计发现,两种方法都是高估现象居多。(2)乌鲁木齐市主城区不透水面扩张较为明显,1985年-2016年建成区面积呈显著指数型增长。1994年-2015年不透水面高覆盖面积由55.85km~2增加到207.89km~2。新市区不透水面覆盖度较高且增幅较大。不透水面分布主要呈西北-东南方向上的“T”字形,不透水面覆盖度有北高南低、西高东低的现象。(3)1994-2015年研究区热岛效应和干岛效应加剧显著,地表温度平均值增幅较大,城市高温区由片状离散分布发展至大面积成片覆盖。主城区整体存在热岛效应,中心城区有时出现冷岛效应。建成区范围内地表平均湿度下降明显,结合实际气候数据统计发现研究时段内存在降水量上升,相对湿度却下降现象。(4)不透水面覆盖度与城市热岛效应存在正相关关系,在城市地表高温区不透水面覆盖度对其影响减弱,反而对热岛效应具有缓解作用。不透水面覆盖度对地表温度的影响临界值为0.46。各时期不透水面覆盖度与地表湿度存在显著负相关关系,并通过P<0.01的显著性检验。