近年来,城市化的不断发展给人类文明带来进步的同时也引发了许多生态环境问题。城市的扩张使下垫面结构和类型发生了巨大变化,许多植被、水体等自然地表被建筑、道路等热容量大、反照率小的不透水面所取代[1,2]。在不透水面大量分布的情况下,城市热环境不断恶化,地表温度不断上升,形成了城市热岛效应（Urban Heat Island, UHI）[3,4]。作为城市气候的主要特征,热岛效应一直是城市生态研究的重点问题之一[5],其表征的城市高温不仅加剧了空气污染的形成,影响了居民的身体健康,还极大地增加了夏季能源的消耗,导致全球变暖问题更加显著[6,7,8]。因此研究城市热岛和明析不透水面对地表温度的影响对于优化人居环境与提升城市品质有重要的意义。
随着对地观测技术的发展,基于遥感影像进行热岛效应等城市热环境问题的研究受到了广泛关注[9]。利用遥感影像进行大范围的地表温度反演可以对城市热岛问题进行定量分析,探究时间变化与空间分布的特点[10,11]。目前使用较多的反演方法包括辐射传导方程法（大气校正法）、单窗算法和劈窗算法等[12,13,14,15],其中辐射传导方程法因为适用于任何热红外波段而被广泛使用[16]。另外,通过遥感影像还可以对城市土地覆盖进行分类,识别不透水面,进而分析城市热环境问题出现的原因[17,18,19]。
针对城市热岛与不透水面关系问题的研究,有的学者从全局尺度进行定量分析,探究了不透水面增温的影响[20,21],但无法反映其空间差异;还有的学者从局部角度研究了不透水面与地表温度关系的空间非平稳性[10-11,22],但研究尺度较大且没有结合多时相与其他空间数据,不能很好地反映城市特别是大城市内部不透水面对城市地表温度影响的时空变化。因此,