基于TM数据的莱州市热岛与土地利用覆盖关系研究

发布时间：2017-08-12 22:32

  本文关键词：基于TM数据的莱州市热岛与土地利用覆盖关系研究

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【摘要】：伴随经济社会的高速发展，城市规模不断扩大。城市建筑物在有限的空间里迅速累积并不断扩张，同时人口也愈发向城市集中，人为热迅速增长，这使得城市热岛效应引起了广泛关注。城市热岛会造成气候舒适度下降、能源消耗加剧、生态环境质量恶化、人感染呼吸系统疾病以及气象灾害等诸多方面的问题。在城市土地覆盖从近自然的状态向以建筑、公路等为主的人工景观转变的城市化过程中，城市土地覆盖的改变成为引起热岛效应的主要原因之一。 本文以1995年和2009年两期Landsat TM影像为基础，采用ArtisCamahan的辐射校正温度反演法，分别得到两期的莱州市地表反演温度分布图，并利用历史同期气温平均值对反演结果进行了精度验证，证明反演结果有效。再通过等距离法将热岛分为五个等级，分别为强热岛、弱热岛、无热岛、弱负热岛和强负热岛，划定强热岛与弱热岛作为城市热岛区，从而确定了莱州市热岛的位置和分布范围。之后再利用遥感影像，采用逐步逐层分类法对土地覆盖类型进行了提取，得到水体、植被、建筑和硬化路面以及其它等四种土地覆盖类型的分布图。结合两个时相的地表反演温度分布图、地表温度分级图、土地覆盖类型分布图以及相关属性的统计结果，分别借助改进型水体指数、归一化植被指数和不透水率指数进行计算，收集样本像元温度属性进行线性相关分析，分析了水体、植被、建筑和硬化路面等三种土地覆盖类型与莱州市热岛之间的关系。本文还采用缓冲区分析法，统计各缓冲区中各土地覆盖类型的像元平均温度值，得到海岸带对城市热岛的影响。得出结论如下： （1）两个时相的地表反演温度图，均表现出地表温度分布不均匀、热量在局部地区聚集的现象，这说明两个时相的城市热岛现象都非常明显。 （2）城区温度明显高于郊区温度，热量呈现由四周向城区集聚的现象。 （3）根据热岛面积统计结果得出，与1995年相比，2009年莱州市热岛的范围更大，并且热量积聚特征更加明显，热岛强度明显加强。 （4）根据土地覆盖类型分布图，与1995年相比，2009年莱州市建筑和硬化路面面积明显增大，城区明显向四周扩张。 （5）综合各图变化，莱州市热岛的扩张方向与建筑和硬化路面的扩张方向呈现出较强的一致性，并且城市热岛的分布范围与建筑和硬化路面的分布也同样呈现出较强的一致性。 （6）根据收集的样本像元平均温度值，地表温度与归一化差异水体指数呈显著的负相关性，，与归一化植被指数呈显著的负相关性，与不透水率呈显著的正相关性。也就是说，城市热岛与水体呈负相关性，与植被呈负相关性，与建筑和硬化路面呈正相关性。 （7）自沿海向内陆，各类型土地覆盖的地表平均温度总体表现为逐渐升高的趋势，表明海岸带对热岛具有削弱作用。
【关键词】：城市热岛 温度反演 土地覆盖 TM数据
【学位授予单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X16;P237
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 研究背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 国外研究现状11-13
• 1.2.2 国内研究现状13-14
• 1.3 研究区概况14-17
• 1.3.1 自然地理条件15-16
• 1.3.2 社会经济条件16-17
• 1.4 研究内容、方法和技术路线17-20
• 1.4.1 研究内容17-18
• 1.4.2 研究方法18-19
• 1.4.3 技术路线19-20
• 2 数据及数据预处理20-27
• 2.1 数据源选择20-23
• 2.1.1 遥感数据20-22
• 2.1.2 非遥感数据22-23
• 2.2 数据预处理23-27
• 2.2.1 遥感影像校正与合成23-24
• 2.2.2 遥感影像重采样24-25
• 2.2.3 遥感影像裁剪25-27
• 3 地表温度反演27-36
• 3.1 理论基础28-29
• 3.2 反演方法29-30
• 3.3 反演计算30-33
• 3.3.1 辐射亮温的反演31-32
• 3.3.2 陆地表面温度的反演32
• 3.3.3 地表比辐射率的计算32-33
• 3.4 反演结果33-35
• 3.5 精度验证35-36
• 4 热岛分级与变化分析36-41
• 4.1 热岛分级36-38
• 4.1.1 热岛强度划分36-37
• 4.1.2 热岛分级结果37-38
• 4.2 热岛变化分析38-41
• 4.2.1 热岛分布特征38-39
• 4.2.2 热岛变化39-41
• 5 土地覆盖类型的提取41-44
• 5.1 分类体系的确定41-42
• 5.1.1 确定原则41
• 5.1.2 分类体系41-42
• 5.2 提取过程与结果42-44
• 6 土地覆盖与城市热岛之间的关系分析44-58
• 6.1 水体与城市热岛44-47
• 6.1.1 水体指数44-46
• 6.1.2 地表温度与改进型水体指数的关系46-47
• 6.2 植被与城市热岛47-51
• 6.2.1 归一化植被指数47-49
• 6.2.2 地表温度和归一化植被指数的关系49-51
• 6.3 建筑和硬化路面与城市热岛51-54
• 6.3.1 不透水率51-53
• 6.3.2 地表温度和不透水率指数的关系53-54
• 6.4 海岸带对城市热岛的影响54-58
• 6.4.1 建立缓冲区54-55
• 6.4.2 地表温度与海岸带关系分析55-58
• 7 结论与展望58-61
• 参考文献61-64
• 致谢64-65
• 附录65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 谭桂容;蔡哲;徐永明;;基于Landsat影像的南京地区热岛效应[J];安徽农业科学;2009年13期

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本文编号：664017