随着我国城镇化步伐的不断加快,随之带来的环境问题愈演愈烈,生态安全遭到威胁,严重阻碍了自然环境及人居环境的不断优化。郑州作为中部地区重要的省会城市,是中原经济区的核心城市,也是《全国城镇体系规划(2016-2030)》确定的国家级中心城市。近些年,伴随着经济水平跨越式发展的是郑州市快速的城镇化和工业化进程,以及由于粗放式经济发展模式、人类不合理的开发利用等造成的生态问题,其中以城市热岛为代表的环境热污染问题尤为严重。如何定量研究城市热环境演变规律以及其与自然、人文经济等多要素的内在联系和驱动机理,进而有效控制和缓解热岛效应已经成为郑州市亟待解决的生态环境问题。以郑州市市辖区为研究区,采用Landsat系列影像热红外波段,使用基于影像的反演算法构建温度模型,反演郑州市1996年、2000年、2006年、2010年、2014年的地表温度,使用均值‐标准差法将反演温度分成不同热岛等级。从不同热岛等级的重心迁移、空间自相关、热力景观格局三个角度分析郑州市近20年来热岛效应时空演变格局。从自然和人文经济两个方面分析郑州市热岛效应的驱动机制。主要结论如下:(1)1996年、2000年、2006年、2010年、2014年郑州市平均温度分别为29.225℃、29.728℃、29.037℃、31.964℃、31.964℃,基本保持平稳增长的趋势,标准差分别为4.078、4.390、3.398、3.237、2.639,呈逐渐减小的趋势。这说明1996-2014年郑州市区地表温度不断增加,且逐渐向相对稳定的高温状态转变,热岛程度日益严重;(2)2006年前,郑州市中心城区岛状隆起明显,2006年以后,随着城镇化的不断推进,距离中心城区较远的郊区开始出现新的隆起,高等级热力景观占比不断上升,空间分布呈现分散-聚集-分散的演变特征。郑州市高温集聚形态由最初的单中心聚集状态逐渐向多中心的扩散状态发展,集聚核心由城市几何中心向郊区转移,其中,向东北部金水区和西部中原区转移的程度最大;(3)近20年来,郑州市高等级热力景观总体格局呈现逐渐复杂化、破碎化的演变特征,高温斑块的离散程度加大,以及形状的不规则化有利于热量的扩散,对于缓解热岛效应具有一定的促进作用。但在工业较为集聚、社会经济活动剧烈的金水和中原二区则表现为高等级热力景观斑块占比迅速增加,斑块形状逐渐规则化、简单化,斑块离散程度和多样化程度下降的变化趋势,表明该二区内人为干扰加大,新的热岛核心区正在逐渐形成;(4)各类土地利用类型中,不透水层和植被对城市热环境的影响最为显著,其中不透水层与LST呈显著正相关关系,植被则能显著降低LST。各类社会经济发展要素中,经济发展水平、人口密度、城市建设和工业发展对热岛效应均有较强的驱动作用,其中工业发展的驱动作用最为强烈,郑州市近20年热力景观等级增加区和郑州市新建工业园区的空间分布吻合度较高,产业转移对城市热环境势必造成一定的影响,但这些工业园区多位于城市四周,空间分布较为分散,相对有利于热量的散失。