近年来，随着全球变暖和城市化进程的不断加剧，城市空间热环境已成为主导城市环境的重要因素之一，对城市公共健康、空气质量、能源消耗等方面有着深远影响（王鹏龙，2013），是当前城市气候与环境研究中最为重要的研究内容之一。自热岛效应一词出现后的一个多世纪以来，城市热环境变化研究采用的均是大气温度数据，主要对城市边界层和城市冠层的热环境和热岛效应开展研究。Duckworth和Sandberg在旧金山的大公园与市中心之间观测到10℃的温差（Duckworth，1954）。1956年，Landsberg利用气象数据，发现大部分城市在夏季出现最明显的城市热岛，而不是在冬季，发现风速是影响城市热岛的主要因素，风速越大，城市与郊区的温差越小，并得出城市热岛的强度与城市的大小正相关的结论。1973年，Sham通过对马来半岛的吉隆坡的佩塔林查亚城区和郊区的气温进行多次同步观测，发现城区气温明显高于郊区，城市热岛强度（UHI）在5℃左右。印度学者在1991年对城郊气温的对比研究中发现马德拉斯、孟买、新德里等城市均存在热岛现象，最大UHI以内陆城市普奈最大，高达10℃（Padmanabhamurty，1991）。1996年，Kuttler等以德国施托尔贝格一个狭窄山谷中建筑密集的小镇为研究对象，利用8个气象站点对其热岛效应进行分析，研究结果表明密封区域的比例、面积、风速、气温差幅度以及冷空气等因子均会对其热环境产生影响。2011年，Jongtanom利用2004—2008年泰国3个子研究区域的城郊气象观测站测量的气温数据，研究了泰国曼谷、清迈和宋卡市的平均最大UHI，发现3个城市UHI事件在夜间发生得更频繁且季节性特征明显，平均最大UHI强度雨季最弱、旱季最强。2016年，荷兰气象学家利用对气温高质量的移动观测数据，对荷兰27个不同城市的城市热岛进行了研究，结果表明荷兰多数城市UHI较大，UHI与邻域规模的人口密度比本城市中的总居民人数关系更为密切，且与绿色植被覆盖呈显著负相关（Steeneveld etal.，2016）。

气象数据虽然在时间尺度上具有连续性的优势，但也暴露出气象数据存在以离散点数据或线性数据代替面状数据、尺度转换精度不高、大型城市平面布局和内部结构特征分析困难等问题。随着AVHRR、MODIS、Landsat系列等遥感卫星的发射，应用卫星热红外波段研究城市地表温度得到广泛应用。1972年，Rao发现ITOS-1卫星SR热红外数据能识别城区及郊区热辐射差异后，首次利用遥感数据的热红外波段信息反演空间上连续的地表温度，提出应用遥感数据开展城市热岛效应研究，标志着城市热环境研究从城市冠层和边界层进入到了城市地表层的新阶段。1977年，Carlson等学者利用AVHRR热红外（10.5～12.5μm）白天和夜间的数据研究了洛杉矶地区地表温度分布模式，城市工业和商业区日夜温差大于植被覆盖度高的郊区。1988年，Balling等以AVHRR为平台，分析了美国菲尼克斯地区地表温度空间模式和下垫面类型间的相互关系，并特别指出重工业区的地表温度比空地地表温度高5℃。1993年，美国学者Gallo等利用NOAA和AVHRR第4、第5通道，首次通过归一化植被指数（NDVI）研究了地表温度和植被指数之间的关系，对城市热岛效应在引起城乡气温差异方面的作用进行了估测。1998年，美国航空航天局（NASA）和环保署（EPA）共同发起的Urban Heat Island Pilot Project计划，选择洛杉矶、芝加哥、盐湖城、萨克拉门托、巴吞鲁日等城市，利用地面观测和遥感技术开展了针对夏季城市热环境效应的研究与治理工作。加拿大也启动了旨在缓解多伦多城市热环境效应的Cool Toronto Project计划，日本、西欧也在积极开展类似的研究工作（胡华浪，2005）。2006年，Fei等利用Landsat影像分析了美国明尼苏达双子城4个不同季节地表温度与NDVI、不透水面百分比之间的相关性，发现地表温度与不透水面百分比在每个季节都有很强的相关性，而与NDVI的相关性较低，并在各个季节不同。2012年，Gupta等利用卫星资料MODIS数据对印度斋浦尔市2001—2009年的城市热岛效应进行分析，结果表明UHI模式与城市植被覆盖、建成区的土地扩展、人口密度的关系较为密切，同时认为由于老城区相对较大的开放区域和灌丛植被的覆盖，故UHI效应通常很弱。2018年，Madanian等基于Landsat 8遥感数据，利用景观生态学法分析研究了伊朗伊斯法罕市城市扩张对地表温度的影响。可见，城市热环境及其热效应已成为当前城市气候与环境研究中最为重要的研究内容之一。(www.daowen.com)

近年来，随着对城市热岛效应研究的深入，越来越多的学者将地面观测站气温数据与卫星遥感数据相结合开展城市热岛研究，取得了丰硕的成果。2012年，Schwarz将气象观测数据与遥感数据相结合，定量分析了德国莱比锡市LST与气温的关系，发现空气温度与地表温度关系密切，并指出遥感数据反演的LST数据将可以更可靠地识别包括街道等密集城市结构区域中的热岛效应。2016年，Kandel等利用1970—2012年30个地面观测站夏季气温数据、无线电探空仪和Landsat遥感数据对佛罗里达州南部的城市热岛效应进行分析，结果发现基于气象观测站的气温城市热岛约4℃以上，而Landsat反演地表温度的地温城市热岛约3℃。