title: Predicting land surface temperatures in Urban areas from landsat 8 images – A GIS-based approach
Creators: name: Walder, Caroline
Publisher: name: TU Wien
Year: 2021
Subjects: subject: Satellitendaten
subject: Fernerkundung
subject: Mikroklima
subject: Städtische Hitzeinsel
subject: GIS
subject: Satellite data
subject: Remote sensing
subject: Microclimate
subject: Urban heat island
subject: GIS

description: Die vorliegende Forschungsarbeit untersucht den Einfluss flächennutzungs- bezogener Änderungen auf das städtische Mikroklima der Stadt Wien (Österreich). Auf Grundlage von Satellitenbildern sollen mit Hilfe von Geografischen Informationssystemen (GIS) klassifizierte Karten erstellt werden, womit Berechnungen zur Ermittlung der Oberflächentemperaturen zweier Referenzjahre durchgeführt werden können. Die errechneten Oberflächentemperaturen werden anschließend mit Hilfe eines statistischen Modells in die Zukunft projiziert, sodass Rückschlüsse auf einen möglichen Zusammenhang mit der Verstädterung gezogen werden können.Die zur Erstellung der Karten herangezogenen Rasterdaten wurden vom Satelliten Landsat 8 bei ähnlichen Wetterbedingungen in den Jahren 2013 und 2020 aufgenommen. Für die vorliegende Studie wurden die folgenden Hauptschritte unternommen: i) Literaturrecherche über den städtischen Hitzeinsel-Effekt ("Urban Heat Island Effect") ii) Erstellung der klassifizierten Flächenkarten mit den Klassen Wasser, bebaute Fläche, Grünfläche und Ackerland; iii) Projektion der Klassifizierung in die Zukunft; iv) Berechnung der Referenz-Oberflächentemperaturen mit Hilfe des Mono- Window-Algorithmus; v) Errechnung der künftigen Oberflächentemperaturen; vi) Statistische Analyse und Ableitung von Unterscheidungsmustern der Oberflächentemperaturen. Die Analyse der Satellitenbilder unterstreicht den fortschreitenden Temperaturanstieg der Stadt Wien mit der Zeit im Vergleich zu den Ergebnissen der Ausgangsszenarien. Es ist eine Beziehung zwischen der zunehmenden Versiegelung städtischer Flächen und den ansteigenden Oberflächentemperaturen zu erkennen. Dieser Temperaturanstieg trägt zum Urban Heat Island Effect bei. Im weiteren Verlauf der Forschungsarbeit werden Maßnahmen und Empfehlungen zur Eindämmung des Urban Heat Island Effect vorgestellt und bewertet.
description: In this paper, geographic information system (GIS) techniques and satellite data are used in order to analyse the impact of changes in land use and land cover in the city of Vienna, Austria, on the local microclimate. Engaging satellite imagery, the city of Vienna was classified into four zones which allow for the calculation of land surface temperature in two reference years in the past. The classified maps were then statistically projected into the future, resulting in predicted land surface temperatures at a given point in the future. These findings highlight the relationship between urbanization and temperature rise in the urban context.Both scenarios were processed with data downloaded from Landsat 8 satellite in 2013 and 2020, at similar weather conditions.The main stages of the study are: i) Review of the current literature regarding urban heat island effect; ii) Generation of land cover maps for past and present conditions; iii) Projection of the land cover maps into the future; iv) Calculation of past and present scenario land surface temperatures using Mono-Window algorithm; v) Statistical projection of predicted land surface temperatures with a linear regression model; vi) Derivation of land surface temperature difference patterns.The analysis of satellite data highlights higher values of the land surface temperatures in the city of Vienna at later stages in time compared to the past condition scenario of 2013. The statistical projection results stress the increase in land surface temperature in the urban context. The reason for the rising land surface temperatures are correlating with change in land use and land cover caused by urbanization.Lastly, the study provides and evaluates urban heat island effect mitigation measures.