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研究生: 莊明軒
Chuang, Ming-Syuan
論文名稱: 台中地區土地利用與都市熱島效應之時空變遷分析
Multi-temporal Land Use Land Cover Change and Urban Heat Island Effect Analysis in Taichung
指導教授: 張國楨
Chang, Kuo-Chen
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 地理學系
Department of Geography
論文出版年: 2020
畢業學年度: 108
語文別: 中文
論文頁數: 72
中文關鍵詞: 都市熱島效應地表溫度反演土地利用變遷熱點分析ANOVA
英文關鍵詞: Urban Heat Island, Land surface temperature retrieval, LULC, Hot spot analysis, ANOVA
DOI URL: http://doi.org/10.6345/NTNU202000927
論文種類: 學術論文
相關次數: 點閱:309下載:50
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  • 由於人類活動與過度的開發行為,導致都市內部氣溫調節機制漸漸失靈,土地利用類型改變造成地表溫度變化,亦使都市熱島效應情形加劇,成為都市發展的隱憂;近年來,台中地區都市化與都市成長情形快速,本研究旨在探討台中地區土地利用型態變化,與都市熱島效應之時空變遷情形。
    本研究使用Landsat衛星影像,運用遙測技術進行影像分類判釋與地表溫度(Land surface temperature)反演,共選用六個年度的影像(1991、1998、2003、2009、2015與2019),藉由熱點分析(Getis-Ord Local G-Statistic)量化各年度之地表溫度冷熱區分布範圍與移動情形;而後將地表溫度與常態化差異植生指標(NDVI)、常態化差異建物指標(NDBI)進行簡單與多元迴歸分析;本研究亦探究不同時期台中地區土地利用變遷情形,並計算平均熱島效應強度變化量,使用ANOVA分析實證土地利用型態改變對溫度變化之影響程度,而後再選取七個重劃區,將其熱島效應平均強度與整體進行比較分析。
    本研究結果顯示,近30年間台中地區建成地的成長、草生地的減少,乃變動量較大之類別;以迴歸係數總結台中地區整體熱島效應之影響因子,可推論早期整體地表溫度受植被影響較多,至近年則是人工建物扮演較重要之影響角色;歸納不同時期台中地區土地利用類型變化之空間分布可發現,重大交通建設、重劃區闢建與農田棄耕轉為住宅、工廠等,乃經常出現之變遷型態,大肚台地上植被年季光禿情形,也往往造成大面積的改變,因此,人工鋪面、裸露地與植被之間的土地利用類型轉變,著實在熱島效應強度變動上呈現顯著變化。

    The internal temperature regulation mechanism inside cities have gradually failed due to human activities and excessive development behaviors. Land use land cover (LULC) change has relationship to land surface temperature (LST), and it also aggravated urban heat island effect, which has become an anxiety during urban development. Recently, Taichung has a rapid urbanization and urban growth situation. This study aims to explore the multi-temporal changes of LULC and urban heat island effect.
    In this study, a total of six years of images (1991, 1998, 2003, 2009, 2015 and 2019) were first selected for mapping LULC classification results derived from Landsat 5 TM and Landsat 8 OLI, using several classification processes. Second, using Hot spot analysis (Getis-Ord Local G-Statistic) to quantify the distribution and movement of the hot spot and cold spot areas of LST in each year. Third, LST and the normalized difference vegetation index (NDVI) and the normalized difference building index (NDBI) are analyzed by simple and multiple regression. This study also maps the change of LULC, calculate the mean change of urban heat island intensity (UHII), and use ANOVA to quantify impacts of LULC changes on UHII between two periods. Lastly, choosing several rebuilt-zones in order to compare the mean UHII between rebuilt-zone and the whole research area.
    The result of this research shows that the growth of built-up land and the decrease of grassland in Taichung area are the categories with large changes in past 30 years. The result of coefficients in regression models could summarize that the overall LST was affected by vegetation in the early years, and artificial structures have played a more important role in recent years.
    Summarizing the spatial distribution of LULC change during different periods, we find out that major transportation constructions, rebuilt-zones, and conversion of farmland to residential or factory fields are frequently appearing in Taichung area. Also, the vegetation on the DaDu platform often changes in different periods, which always causes large area changed. This study concluded that human activities caused the disappearance of vegetation, which causes a significant change on UHII.

    第一章 緒論 1 第一節 研究動機 1 第二節 研究目的 2 第三節 研究範圍 3 第四節 研究限制 4 第二章 文獻回顧 5 第一節 都市熱島效應理論與相關研究 5 一、都市熱島效應理論 5 二、熱島效應觀測方式 6 三、熱島效應強度計算 6 四、都市熱島效應影響範圍 7 五、運用遙測技術於都市熱島效應相關研究 8 第二節 衛星遙測技術 10 一、遙測理論 10 二、衛星技術 10 三、地表溫度反演 12 第三節 影像分類技術 15 一、地物分類方法 15 二、分類正確率檢核 16 三、地物分類指標 17 第四節 土地利用變遷理論與相關研究 19 一、土地利用變遷理論 19 二、土地利用變遷相關研究 19 第五節 統計分析方法 21 一、皮爾森相關係數 21 二、多元迴歸分析 21 三、熱點分析(Getis-Ord Local G-Statistic, G*) 23 四、單因子獨立變異數分析(One-way ANOVA) 24 第三章 研究方法與流程 25 第一節 研究資料取得與處理 25 一、衛星影像 25 二、地表溫度反演 26 三、地物分類方法 28 四、都市熱島強度計算 29 第二節 研究流程 30 第四章 研究成果 33 第一節 土地利用型態影像判釋結果 33 第二節 土地利用型態與熱島效應強度分析 36 一、地表溫度整體空間分析 36 二、地物分類指標迴歸分析 37 三、熱島效應強度時空分析 41 四、土地利用類型熱島強度差異分析 45 五、小結 46 第三節 台中地區土地利用型態時空變遷分析 47 一、1991~1998 48 二、1998~2003 50 三、2003~2009 52 四、2009~2015 54 五、2015~2019 56 六、小結 58 第四節 重劃區之熱島效應變遷分析 59 第五章 結論與建議 62 參考文獻 64

    一、中文碩博士論文
    李魁鵬(1999):《台灣四大都會區都市熱島之研究》。臺南:國立成功大學建築研究所博士論文。
    李欣蓉(2007):《都市公園與熱島效應之空間關係-以臺北市為例》。臺北:中國文化大學景觀學系碩士班碩士論文。
    呂毓倫(2008):《應用遙測衛星地表溫度資料探討都市熱島現象與社經空間發展之關係》。臺南:國立成功大學都市計畫研究所碩士論文。
    何佳葳(2011):《臺中地區土地利用變化於熱島效應之研究》。臺中:逢甲大學土地管理學系碩士班碩士論文。
    宋正文(2015):《臺北盆地熱島效應時空變遷之研究》。臺北:中國文化大學環境設計學院市政暨環境規劃學系碩士論文。
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    周伯鴻(2013):《應用衛星資料探討地表溫度》。新竹:國立交通大學土木工程學系碩士論文。
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    孫振義(2008):《運用遙測技術於都市熱島效應之研究》。臺南:國立成功大學建築研究所博士論文。
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    二、中文期刊論文
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    三、中文書籍
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    黃俊英(1995):《多變量分析 第五版》。臺北:中國經濟企業研究所。
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    四、外文文獻
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