城市热岛问题已经成为一个世界性的环境问题，引起了世界各国管理部门和学术界的高度重视和关注。随着近20年来北京城市化进程的不断加快，其城市热岛等环境问题也日益突出，研究北京市城市化进程对城市环境的影响，寻找北京市城市热岛的影响因素和演变规律，是一项非常重要的课题。　　 本文采用卫星遥感和GIS空间分析技术对北京市的城市热岛问题进行系统研究，在深入分析前人工作的基础上，利用普适性单通道算法进行了基于TM数据的地表温度反演，进而分析了北京市城市热岛的分布与影响因素，探讨了热岛演变规律，并提出了缓解北京市城市热岛的一些措施和建议。研究工作包括以下几个方面：　　 (1)单窗算法和普适性单通道算法是目前适用于Landsat5 TM数据陆面温度反演的两个新算法，本文利用这两种算法反演了北京市的地表温度，并利用卫星过境时的实测数据对反演精度进行了检验，结果表明两种算法的rmsd值分别为1.72℃和1.81℃。　　 (2)大气水蒸汽含量是普适性单通道算法的一个重要参数，在该参数的获取方法上本文提出了新的思路，即利用MODIS卫星遥感数据来计算大气水蒸汽含量。实验结果表明，基于MODIS数据的大气水蒸汽含量的反演精度较高，为提高陆面温度反演精度提供了条件。　　 (3)2005年5月6日的温度图像显示出北京市当时的热岛特征比较明显，二环路内是一个大的热岛区，各级温度区分布具有近似环状特征，东西向中心线是一个热岛分布带。GIS空间分析结果表明土地覆盖类型是造成地表热状况差异的重要原因之一。　　 (4)利用多时相Landsat5 TM数据对北京市城市扩展、植被空间变化和北京市热环境演变的关系进行了分析。结果表明城市扩展区和热状况加重区具有很好的对应性，而植被增加区则对应着热状况减轻区和热状况基本未变化区。城市扩展和热状况加重具有相似的演变规律，都是从市中心向外围呈辐射状蔓延，与北京市的环状城市结构相符合。GIS空间分析表明1987—1994年和1994—2001年，城市扩展区中，热状况加重区的比例分别是44.3％和54.6％。而两个阶段植被增加区中，热状况减轻区的比例分别是59.1％和15.7％。　　 本文的研究成果不仅对发展基于卫星遥感和GIS的城市热岛监测技术具有重要的意义，同时可以为北京市的环境治理与保护提供科学依据。对于进一步深入分析北京城市气候过程、促进城市环境建设、建设人居和谐的现代化城市、保持首都可持续发展都具有很高的理论意义和应用价值。