随着全球气候变化以及城市扩张的加速,近年来,极端高温事件频繁发生,极大地影响了人们的正常生产与生活,已经引起全世界的广泛关注。因此,快速准确的获取地表温度与气温、深入研究极端高温时城市热环境时空分布规律与影响因素等,对于改善城市热环境、减缓极端高温危害、合理进行城市规划等都具有重要的理论与实际意义。但目前对于城市热环境的研究大多以城市热岛研究为主,而对极端高温时的城市热环境研究较少,尚未形成大规模、高层次的系统研究。另一方面,目前对城市热环境的研究主要是针对于地表温度,而针对气温的研究较少,且限于资料原因,目前对于气温的空间化研究大多是应用插值方法,但相对于北京市具有的复杂下垫面状况而言,这种方法存在着一定的局限性。本文在全球气候变暖的背景下,以快速城市化的典型代表——北京市为研究区,针对北京市夏季极端高温这一特殊气象灾害,综合利用遥感定量反演和GIS空间分析等方法,应用多源遥感数据(HJ-1B、MODIS、TM等),快速准确地获取与城市热环境密切相关的多个参量,并与气象观测数据、基础地理信息数据等进行结合,从而定量与定性相结合对极端高温天气下的城市热环境进行综合分析,并提出应对和缓和极端高温的措施,为城市规划、资源优化配置、夏季极端高温灾害管理和城市应急响应提供决策与支持。本论文的主要研究内容及结论如下：(1)北京市近年来极端高温时空变化特征研究基于历史气象观测数据,从日最高气温变化趋势、极端高温天数变化趋势等方面分析北京市近年来极端高温时间变化趋势,得出北京市极端最高气温近年来呈较明显的增高趋势；选取2000年6月13日与2010年7月6日这两日气象条件相似的极端高温日,分析北京市近十年来极端高温发生时地表温度的空间分布格局及其特征。近十年来,极端高温时的地表温度升高,高温区范围增加,城市功能拓展区与发展新区的高温区增加面积大于首都功能核心区与生态涵养区。(2)北京市极端高温时地表温度与气温反演基于HJ-1B卫星数据,利用单通道算法反演北京市2010年7月6日极端高温时的地表温度场,并用同期MODIS数据进行精度验证,结果表明HJ-1B卫星反演结果较为精确,R2达到0.864。基于此结果,采用回归分析方法分析地表温度与气温之间的相关性,并根据北京市的下垫面结构,结合土地利用数据构建高精度气温空间化模型,并用实际结果进行了验证。最后,通过空间统计、标准差分类、剖面分析、尺度分析等方法,对极端高温时北京市城市热环境分析进行多方面的深入分析。(3)北京市极端高温时热环境成因机制研究针对极端高温时的城市热环境,在定量分析影响因素的基础上,结合土地利用类型数据、DEM数据等多源空间数据,采用相关性分析和主成分分析方法,探究极端高温时城市热环境的驱动机制,并提出将夜间灯光指数作为人为驱动力之一,全面探讨城市热环境的成因机制。综合各个主成分,第一主成分集中反映了人类活动的影响；第二主成分主要反映生态环境的影响,第三主成分主要反映了综合信息。