臺灣博碩士論文加值系統

隨著經濟發展，工商業發達，人口大量湧入都會地區，致使都市地區
相關的硬體建設迅速發展。都會區蓬勃發展的同時，將使地表結構從原本
的自然植被，逐漸被人工鋪面取代，造成都市地區氣溫失去平衡，溫度不
斷升高，導致都市溫度高於郊區的現象，形成所謂的都市熱島效應，影響
都市環境品質。隨著空間資訊與技術的進步，衛星遙測具有高光譜、多尺
度、多時序與資料獲取快速等優點，故本研究應用衛星資料探討大台北地
區都市熱島效應時空分布之特性。
本文利用1990 年至2009 年Landsat 衛星影像，以大台北地區為研究
試區，藉由多光譜資訊所計算亮度溫度與植生指數(Normalized Difference
Vegetation Index; NDVI)，分析大台北地區都市熱島強度(Urban Heat Island;
UHI)之時空分布特性；另一方面，亦透過衛星資料在地物分類之結果，將
地表覆蓋物分為建地、水體以及植被等三種，分析不同地物種類與熱島效
應分布情形；最後則利用地表分類結果估算研究試區中的人工鋪面比例
(Impervious Surface Area; ISA)，並透過探討ISA 與熱島效應之關係，分析都
市發展與都市熱島之互耦現象
研究結果顯示，北台灣地區夏季熱島效應較其他季節明顯，大台北地
區熱島強度平均可高達6℃，都會中心的溫度明顯高於鄉村地區。若比較
1990 年與2009 年大台北地區地表覆蓋物，且人工鋪面比例(ISA)與都市熱
島效應有明顯的正向關係，人工鋪面的增加(ΔISA)與熱島強度(UHI)之關係
呈指數型態增加，而人工鋪面比例越大的地區都市熱島強度的增幅也越
大。

Along with the urban development, urban heat island(UHI) effect has
become more serious over Greater Taipei Region(GTR). The enhancement of
UHI effect is mainly due to the increase in the area of artificial impervious
surfaces, and will make the impact on the changes of climate as well as the
regional precipitation. Therefore, it’s important to monitor the phenomenon
of UHI for the metropolis. With the development of spatial information
technology, the remote sensing has advantages of high spectral rate,
multi-scale images, multi-temporal and fast data acquisition. The application
of remote sensing has been focused on urban heat island study nowadays. In
present research, the UHI effect was investigated by means of remote sensing
over GTR.
The observation from Landsat TM/ETM sensors during 1990 to 2009 were
used to analyze the spatiotemporal characteristics of UHI effect for the specific
areas. The retrievals of brightness temperature, Normalized Difference
Vegetable Index(NDVI), land cover type and impervious surface area(ISA) from
TM/ETM data were examined the correlation to the intensity of UHI.
The result indicated that the UHI effect is more severer in summer than the
other seasons(spring and winter) in north Taiwan. The intensity of UHI can be
more than 6℃ in summer. For the effect of land cover type on UHI intensity,
the urban area type can be about 4℃. The results also indicate that the UHI
intensity increased along with the urban development during the past 20 years.
By comparing the land cover and land use changes between 1990 and 2009,
about 11% vegetative area was replaced by the impervious surface over GTR.
In addition, the results showed the good exponential relationship between
ΔISA and ΔUHI, implying that the UHI will be magnified in the areas with large
ISA value efficiently, such as the center of megalopolis.

摘要………………………………………………………………………………………………………..i
Abstract …………………………………………………………………………………………………ii
致謝………………………………………………………………………………………………………iii
目錄………………………………………………………………………………………………………iv
表目錄 ………………………………………………………………………………………………vii
圖目錄 ………………………………………………………………………………………………viii
第一章 緒論 ………………………………………………………………………………..……1
1.1 背景說明…………………………………………………………………………….….1
1.2 研究目的………………………………………………………………………………..3
1.3 研究試區………………………………………………………………………………..5
1.4 研究架構與流程………………………………………………….…………………6
第二章 文獻回顧……………………………………………………………………………..8
2.1 都市熱島效應簡介…………………………………………………………………8
2.2 都市熱島之觀測與相關研究………..…………………………..…………11
2.2.1 都市熱島觀測方式.…………………………………………………..11
2.2.2 都市熱島之研究發展……………………………………….……….13
2.2.3 應用Landsat衛星資料之熱島效應研究…………………….14
2.2.4 台灣地區都市熱島效應之相關研究…………………………15
2.3 地物種類與地表溫度之關係……………………………………………….18
第三章 研究方法……………………………………………………………………………20
3.1 衛星遙測原理………………………………………………………………………20
3.2 衛星資料簡介………………………………………………………………………23
3.3 地面亮度溫度之反演…………………………………………………………..25
3.4 植生指數之計算…………………………………………………………………..27
3.5 地表物種之分類……..……………………………………………………………28
3.6 地表人工鋪面比例之估算……………………………………………………31
第四章 結果分析與討論………………………………………………………………..32
4.1 北台灣地面熱輻射特性之分析……………………………………………32
4.2 大台北地區都市熱島效應之季節變化………………………………..34
4.2.1 亮度溫度之時空分布特性…………………………………………35
4.2.2 熱島效應之時空分布特性…………………………………………35
4.2.3 植生指數之時空分布特性…………………………………………36
4.3 大台北地區都市發展與都市熱島效應………………….…………….37
4.3.1 亮度溫度時空分布特性…………………………………………….38
4.3.2 熱島效應時空分布特性…………………………………………….39
4.3.3 地面氣溫時空分布特性…………………………………………….40
4.3.4 植生指數時空分布特性…………………………………………….41
4.3.5 地表物種時空變化分析…………………………………………….41
4.3.6 人工鋪面時空變化分析…………………………………………….43
4.3.7 人工鋪面與都市熱島之關係…………………………………….46
4.3.8 人工鋪面與植生指數之關係…………………………………….48
第五章 結論與建議………………………………………………………………………..50
5.1 結論………………………………………………………………………………………50
5.2 建議………………………………………………………………………………………51
參考文獻…………………………………………………………………………………………….53

1. 張澤蒼，1988，臺北盆地熱島效應遙測之研究，國立中央大學物
理研究所碩士論文。
2. 林憲德，1994，現在人的居住環境，台北：胡氏圖書，pp180。
3. 姜善鑫，1994，台北地區都市熱島效應及風場之研究，國科會專
題研究計畫報告，NSC82-0421-P-002009-ZC6。
4. 姜善鑫、盧光輝、武克茂，1995，台灣西部地區都市熱島效應之
研究，國立台灣大學理學院地理學系地理學報。
5. 李魁鵬，1999，台灣四大都會區都市熱島之研究，國立成功大學
建築研究所博士論文。
6. 陳冠廷，2000，台灣中小型都市熱島效應之觀測解析，成功大學
建築所碩士論文。
7. 林憲德、郭曉青、李魁鵬、陳子謙、陳冠廷，2001，台灣海岸型
都市之都市熱島現象與改善對策解析。都市與計畫，第28 期，第
3 卷，pp323-341。
8. 譚志豪，2001，用陸地衛星TM6 數據演算地表溫度的單窗算法，
地理學報，第56 期，第4 卷，pp456-466。
9. 孫振義，2003，台南地區都市熱島研究，成功大學建築所碩士論
文。
54
10. 鄭婉純，2003，都市土地利用與都市氣溫關係之研究–台中直轄市
之實證研究，逢甲大學土地管理學系研究所碩士論文。
11. 李明晃，2003，都市公園與局地氣溫效應之關係研究-以台北市公
園為例，中國文化大學景觀學系研究所碩士論文。
12. 陳恩右，2004，道路特性與都市局部熱島關係之研究-以台北市主
要道路為例，中國文化大學景觀學系所碩士論文。
13. 張子瑩、劉說安，2005，利用Landsat 資訊反演大氣溫度以評估熱
島之強度，航測及遙測學刊，第10 期，第4 卷，pp385-392。
14. 孫振義，2008，運用遙測技術於都市熱島效應之研究，國立成功
大學建築研究所博士論文。
15. 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，國立成功大學都市計畫學系研究所碩士論
文。
16. 何佳薇，2011，台中地區土地利用變化於熱島效應之研究，逢甲
大學土地管理學系碩士論文。
17. Biggs, T. W., P. S. Thenkabails, M. K. Gumma, C. A. Scott, G. R.
Parthasaradhi, and H. N. Turral., 2005. Irrigated area mapping in
heterogeneous landscapes with MODIS time series, ground truth and
census data, Krishna Basin, India. Journal of Remote Sensing, Vol.27,
pp4245-4266.
55
18. Chen, L., 2006. Remote sensing image-based analysis of the
relationship between urban heat island and land use/cover changes.
Remote Sensing of Environment, Vol. 104, Issue 2, 30 September
2006, pp 133-146
19. Chow, S. M., V. Roth, E. G. Rieffel., 2006. Gereral Certificateless
Encryption and Timed-Release Encryption. Computer Science,
Security and Cryptography, Vol.5229, pp126-143.
20. Dousset, B. and F. Gourmelon.,2003.Satellite multi-sensor data
analysis of urban surface temperatures and landcover.
Photogrammetry and Remote Sensing, Vol.58, pp43-54.
21. Gyr, A. and F. Rys.,1995. Diffusion and Transport of Pollutants in
Atmospheric Mesoscale Flow Field. Kluwer Academic Publishers.
22. Howard, L., 1920. Climate of London Deduced from Meteorological
Observation. Vol.1, Phillips, London.
23. Jusuf, S.K., N.H. Wong, E. Hagen, R. Anggoro, and Y. Hong., 2007. The
influence of land use on the urban heat island in Singapore. Habitat
International, Vol. 31, pp232-242.
24. Kali, E. S., L. G. Olmanson, N. J. Heinert, P. L. Brezonik, and M. E. Bauer,
2002. Extending satellite remote sensing to local scales : land and
water resource monitoring using high-resolution imagery. Remote
Sensing of Environment, Vol. 88, pp144-156.
25. Kustas, W. P. and J. M. Norman., 1996. Use of remote sensing for
evapotranspiration monitoring over land surfaces. Hydrological
Sciences, Vol. 41, pp495-516.
26. Lo, C. P. and D. A. Quattrochi, 2003. Land-use and Land-cover Change,
56
Urban Heat Island Phenomenon and Health Implications : A Remote
Sensing Approach. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing,
Vol. 69, No.9, pp1053-1063.
27. Landsberg, H. E., 1981. The urban climate. Int, Geophys, Series 28,
pp275.
28. Lim, H.S., M. Z. MatJafri, and K. Abdullah., 2003. Evaluation of
conventional digital camera scenes for thermatic information
extraction. School of Physics University Saint Malaysia.
29. Nieuwolt, S., 1966. The urban microclimate of Singapore. Journal of
Tropical geography, Vol.22, pp30-37.
30. Oke, T. R., 1979. Review of urban climatology 1973-1976. World
Meteorological Organization, Geneva, pp100.
31. Oke, T. R., 1982. The energetic basis of the urban heat island. Quart,
Roy, Met, Vol. 108, pp1-24.
32. Rao, P. K., 1972. Remote Sensing of urban heat islands from an
environmental satellite. Bulletin of the American Meteorological
Society, Vol.53, pp647-348.
33. Sani, S., 1973. Observations on the effect of a city form and functions
on temperature patterns. Journal of Tropical Geography, Vol. 36,
pp60-65.
34. Stathopoulou, M., C. Cartalis, and I. Keramitsoglou., 2004. Mapping
micro-urban heat islands using NOAA/AVHRR images and CORINE
Land Cover : an application to coastal cities of Greece. International
Journal of Remote Sensing, Vol.25, No.12, pp2304-2316.
35. Stathopoulou, M., and C. Cartalis., 2007. Daytime urban heat islands
57
from Landsat ETM+ and CORINE land cover data : an application to
major cities in Greece. Solar Energy, Vol. 81, pp358-368.
36. Schueler, T. R., 1994. The importance of imperviousness. Watershed
Prot. Tech, Vol.1, pp1-11.
37. Tou, J. T., and R. C. Gonzalrz., 1974. Pattern recognition Principles.
Addison-Wesley, London.
38. Wu, C. and A. T. Murray., 2003. Estimating impervious surface
distribution by spectral mixture analysis. Remote Sensing of
Environment, Vol. 84, pp493-505.
39. Xian, G. and M. Crane., 2006. An analysis of urban thermal
characteristics and associated land cover in Tempa Bay and Las Vegas
using Landsat satellite data. Remote Sensing of Environment, Vol. 104,
pp147-156.