北京城区不透水地表盖度变化及对地表温度的影响

发布时间：2019-10-23 03:44

【摘要】：基于Quick Bird高分辨率影像、Landsat TM影像及夜间灯光数据,设计了集成CART(Classification and Regression Tree,)算法和多源遥感数据估算亚像元级不透水地表盖度的技术方案,采取适用于典型温带半干旱地区的ISP(Impervious Surface Percentage)提取方法,提取2001年和2011年北京城区不透水地表盖度,并将不透水地表盖度分为3类,ISP为10%~60%的区域为低密度区,60%~80%的区域为中密度区,大于80%的区域为高密度区。同时采用单窗算法反演2001年和2011年地表温度,对2001-2011年北京六环以内城区不同环路区域ISP发展趋势,以及其与地表温度的相关性进行分析。结果表明:(1)北京城区的不透水地表盖度变化主要集中在低密度区域,与之相比,中密度区域和高密度区域不透水地表盖度变化不大。2001-2011年来北京五环以内区域由于城建区较多,整体不透水地表变化并不明显,主要变化区域集中在五环至六环以内区域,其中低密度区增长明显,中密度区和高密度区主要增长集中在东部,可以看出,近年来五环至六环以内区域发展迅速,城建区范围不断扩大。(2)相较于2001年,2011年北京市中心地表温度明显上升,高温区聚集程度更为明显。其中四环以内地表温度与周边区域地表温度相比,温差明显增大。(3)通过对比2001年和2011年各密度区平均地表温度发现,相较于2001年,2011年北京市六环以内城区各密度区之间的地表温度差异更大,城市热岛效应更为明显。(4)2001年和2011年北京城区各环路区域内不透水地表盖度与地表温度均呈正相关。四环至六环区域,地表温度随不透水地表盖度变化的趋势相近。ISP在10%~20%的区域,地表温度随不透水地表盖度增高而上升的速率明显高于其他区域,ISP大于20%的区域地表温度上升速率下降,且趋于一致。
【图文】：

多光谱影像,概况,不透水

度提取精度。近年来对北京城区不透水地表盖度以及地表温度的相关研究较多，但对于北京不同环路区域内不透水地表盖度变化情况以及二者相关分析较少。本文根据提取结果对2001年、2011年北京城区各环路内不透水地表盖度进行时空变化分析，分析得出北京城镇化的主要发展趋势。同时根据北京发展的特点对北京城区各环路区域不透水地表盖度以及地表温度进行相关分析，对比二者相关性趋势差异。为北京城镇的进一步建设规划和环境治理提供参考依据。2研究区概况及数据源2.1研究区概况本文选取北京六环以内城区作为研究区（图1），，总面积约2327.24km2。包括东城、西城、朝阳、海淀、丰台、石景山以内的六城区，通州、大兴的部分城区以及顺义、昌平的部分非城区，大部分区域为平原地区。研究区地处中纬度地区，平原的海拔高度在20~60m，山地一般海拔1000~1500m之间。气候为典型的温带季风气候，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促。北京近年来城镇化发展迅速，极端天气频发[8-10]。研究区主要的土地利用类型包括水体、不透水地表、裸地以及耕地等。2.2研究数据本文获取了2001年（5月19日、5月27日）、2005（5月16日、11月14日）年和2011（6月8日和1月31日）年轨道号为123/32的LandsatTM5中分辨率多光谱影像（band1-5&7空间分辨率为30m；band6波段空间分辨率为120m）作为ISP提取和温度反演的主要数据源。选取2005年Quickbird高分辨率多光谱影像（空间分辨率为2.4m）作为ISP提取的训练样本和检验样本的主要数据源以及目视解译判读的参考数据。另外，还收集了DMSP/OLS夜间灯光数据（来源于http://www.ngdc.noaa.gov/）作为输入模型的辅助数据，以及MODIS（2001年5月27日；2011年6月8日）第2波段（空间分辨率为25

大气透过率,算法,单窗算法,辐射传输方程

通道算法、多角度算法、多时相算法和高光谱算法[15]。本文选用覃志豪等[16]所提出的单窗算法，利用LandsatTM数据热波段（TM6）进行温度反演（2001年5月27日、2011年6月8日）。该方法根据地表热辐射传输方程，把大气和地表影响直接包含在演算公式中，所需大气参数包括大气透过率、地表比辐射率和大气平均温度。具体公式如下：TS=(a(1-C-D)+(b(1-C-D)+C+D)Tsen-DTa)/C（1）C=ετ（2）D=(1-τ)(1+（1-ε）τ)（3）式中：Tsen为亮度温度；τ为大气透过率；ε代表地表图2研究路线Fig.2Flowchart1507
【作者单位】：首都师范大学资源环境与旅游学院;资源环境与地理信息系统北京市重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金面上项目(41671339)
【分类号】：P237

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