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城市化水平不断提高,导致土地利用类型快速转变,致使生态环境面临严重的挑战。不透水面作为衡量城市化进度、评价城市生态环境的重要指标,受到了社会各界的广泛关注。近年来,国内外学者针对不透水面对城市地表温度的影响做了大量研究,集中在不透水面信息提取方法及不透水面覆盖比例与地表温度的相关关系上。缺乏不透水面时空扩张对城市增温幅度的定量估算研究,而且现有的研究主要集中在一线城市,针对西北干旱区城市研究较少。西宁市作为干旱区具有代表性的城市之一,在西部大开发战略的推动下,城市不透水面快速扩张,城市热环境恶化显著,研究其不透水面时空变化对城市地表温度的影响对于促进城市协调发展和优化城市生态系统意义重大。因此本文以西宁市2001、2009和2017年Landsat TM/OLI影像为数据源,采用增强型归一化差值不透水面指数提取了西宁市不透水面信息,并结合不透面面积年均增长率的变化、圈层理论及景观格局指数等分析近20年间西宁市不透水面的时空格局演变;基于Landsat TM/OLI热红外数据利用辐射传输方程法反演了西宁市2001、2009和2017年地表温度信息,通过对地表温度反演结果进行分级处理,分析了西宁市地表温度时空分布特征;根据不透水面专题信息和地表温度反演结果,结合线性回归模型和对比分析法分析不透水面时空变化对地表温度的影响。研究表明:(1)2001-2017年间西宁市不透水面扩张显著,总面积由41.58 km~2增长到96.23km2,年均增长率高达8.22%;不透水面主要分布在距城中心14 km2区域,且不透水面由城中心向周边呈显著扩张态势,距离城市中心越远,不透水面面积增长速度越快;城北区不透水面面积增长率位于四区之首,城中区增长率最低;不透水面内部斑块正趋于完整化、规则化发展,最大斑块所占比例(LPI)不断增加,优势度不断上升,人类活动对其空间特征的干扰作用在不断加强。(2)西宁市热环境恶化显著,研究期内不透水面下垫面温度分布主要以中温区、次高温区、高温区为主,且中温区、次高温区比例呈下降态势,而高温区比例持续上升,高温区面积由2001年的5.36 km~2增长到2017年的37.91 km~2,年均增长率高达12.8%;城西区、城中区、城东区高温区的增长主要集中在前期,而城北区高温区在整个研究期均呈显著增长态势。(3)西宁市不透水面覆盖比例与地表温度正相关,不透水面比例每增加0.1,地表温度增加0.7-1.0℃,城市不透水面增加对地表温度的升高和城市热环境的恶化作用明显;各城区不透水面增温效应存在差异性,城北区不透水面增温效应最强,城中区、城西区不透水面增温效应最弱。通过研究西宁市不透水面时空演变及其对地表温度的影响,有助于该区域城市化水平的遥感动态监测。同时,有助于深化城市化进程中不透水面与地表温度关系的认识,对缓解城市热环境及推动城市健康发展有重要的意义。