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1833年，英国出版的《伦敦气候》指出伦敦市中心气温比郊外高（月均温高0.5-1.2°C），且城乡温差夜间高于白天。“城市热岛”现象于19世纪初随即被提出，而Manley于1958年首次提出了城市热岛（Urban heat island, UHI）的概念[6]。
城市热岛效应已逐渐成为城市气候学研究的热点问题之一。国内外学者利用常规气象观测、地面遥感监测、数值模拟等研究方法，对城市热岛的形成机制、城市热岛效应强度和时空变化特征、城市热岛效应危害以及城市热岛效应缓解对策等方面进行了广泛的研究[7]。目前为止，城市热岛研究的主要方法有3种，分别为地面气象资料观测法、遥感监测法和边界层数值模式模拟法。51491
城郊气象观测数据对比法是最早的研究城市热岛的方法，该方法利用城区和郊区气象站多年观测数据进行对比分析，使用统计学或数学模拟方法分析得出同一时期该地热岛分布、热岛强度相对大小，以及热岛强度的季节变化、日变化等特征。从最早的Howard观测到伦敦城区平均温度比郊区高1.1℃到之后的Duckworth 和Sandberg的大公园与市中心之间观测到10℃的温差，均是采用了原始的对比观测方法得出了与Howard类似的结果。通常认为，大部分城市在冬季热岛现象比夏季明显。此外，风速是影响城市热岛的主要因素，风速越大，城郊温差越小，城市越大，热岛强度越强[8]。周淑贞等最早对上海的研究发现了上海市热岛效应显著，比郊区温度高出5℃之多，在日落后2-3 h到夜间较强[9]。通过多年资料发现，随着上海市中心区的逐步扩展使得上海城郊温差越来越大，并且逐年年最低温度也在上升，至1984年升温幅度为0. 7℃[10]。
此外，遥感技术在研究城市热岛效应方面有以下一些优越性：（1）通过对输出结果中呈现的热信息分布状态和强度的分析又为分析城市热岛效应的形成原因和提出相应的防治措施提供了依据；（2）遥感卫星的重复观测利于对城市热岛效应进行周期性监测，利于提取城市热岛效应分布、强度等的动态信息和进行趋势分析，便于采取措施，防患于未然[11]。
美国气象卫星NOAA/AVHRR（空间分辨率为1.1km）的热红外波段（CH4和CHS）广泛应用于早期城市热岛遥感监测研究，目前NOAA/AVHRR数据在城市热岛的季节变化和昼夜变化等的动态监测；近年来，国内外学者在利用Landsat的热红外波段反演地表温度，以及城市热环境研究方面也做了大量的工作。Nihcol利用TM数据的热红外波段对新加坡的一些住宅区进行了地表亮温反演[12]；Camhana和Kim分别利用Landsat TM热波段数据研究了印地安那州城市和华盛顿特区的城市热岛现象[13]；李旭文利用Landsat TM数据分析了苏南大运河沿线城市热岛现象，认为TM热红外图像能较好地反映城市下垫面的微细热现象的景观结构和温度场分布，可为城市热环境质量评价提供可靠信息[14]；LiJihanog利用TM热红外数据研究了城市温度场分布与土地覆盖类型相关关系[15]；陈云浩等利用TM热红外数据计算上海市亮温分布场，并分析其热力景观、论文网细部结构及其成因，认为辐射亮温能够代替地表温度进行城市热场分析[16]。
大量实证研究表明，不同土地利用/土地覆盖的热环境效应存在明显的差异性。其中，建设用地及裸露的水泥地面有较高的地表温度，而开敞的农田和植被等地类地表温度较低。近年来的研究表明，虽然土地利用类别是热岛效应的重要影响因素，但由于同一土地利用类型中仍存在地表异质特性，地表温度仍表现为较大的差异，仅仅采用土地利用分类并不能完全描述地表温度的空间分异。