典型热岛城市热环境效应的遥感动态监测与分析
发布时间：2021-08-04 12:00
城市热岛的存在给城市生态环境以及人类的健康和生存都带来了一定的负面影响。因此,研究城市热岛效应对保障人类健康、降低能耗和改善生存环境都具有重要意义。本次研究选取了两个典型的热岛城市:福州市和南京市作为研究区,以Landsat影像为主要数据源,分2000年和2013年两个时相分别探讨2个城市近13年来的城市热环境变化,并加以对比,在此基础上对导致热岛变化的原因进行了探究。分别采用指数法和基于影像的反演算法对影像进行主要地表覆盖类型及地表温度的反演,获取地表覆盖专题图与地表温度图。同时通过亚像元分解法将地表温度影像的空间分辨率细化至30 m。在此基础上对影像进行归一化和密度分割,划分7个温度等级,根据建成区内温度等级的分布情况确定城市热岛主要由次高温、高温和特高温三者构成,并借此进行城市热岛的研究。结合城市热岛强度（UHII）、热岛比例指数（URI）、温度等级变化以及景观格局的变化对城市热环境进行分析,结果表明13年间福州市的UHII由5.93℃上升至6.56℃,URI由0.288上升至0.482;南京市的UHII由5.24℃下降至4.38℃,URI由0.289上升至0.353。福州市的城...
【文章来源】：福州大学福建省 211工程院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
一南京市研究区示意图
本次研究相关的主要地表覆盖类型主要分为４种：建筑、植被、水体和裸土。??分别根据不同地类的特性，选取相应的指数对进行提取。研究区中４种地类的光??谱曲线图如图３－１所示：??２００??＾?５０?／／??－?—?■—￣￣?——?—．Ｎｒ?１?？’??〇?ＬＰ—?—＿：＿＿ｘ?！?二－?」??Ｂｌｕｅ?Ｇｒｅｅｎ?Ｒｅｄ?ＮＩＲ?ＭＩＲ?ＴＩＲ?ＭＩＲ??—ｋ．—建筑?一ｌ植被?－－水体?一？一裸十??图３－１研究区主耍地表覆盖类型的光谱曲线图（Ｌａｎｄｓａｔ?ＥＴＭ＋，?２０００年５月４日）??３．１．１植被??植被的提取指数中，目前应用最为广泛的当属归一化植被指数Ｎ?ＤＶＩ??（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ?Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ?Ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ?Ｉｎｄｅｘ），其构建原理的主要依据是：植被中的??叶绿素在可见光波段（波长范围：４００？７００?ｎｍ）对阳光的吸收作用较强，因此反??射率很低，这种吸收作用在红光波段尤为强烈；而在近红外波段（波长范围：??７００？１３００?ｎｍ），由于植被叶细胞结构的影响，植被几乎不发生吸收作用，反射??率达到最强。具体公式如下：??ｎｄｖｉ＝ｎｉｒ－ｒｅｄ??ＮＩＲ?＋?ＲＥＤ??式中：Ｗ／／？代表影像近红外波段反射率；幻代表红光波段反射率。??如阁３－２（ａ）所小？，植被的ＮＤＶＩ值Ｕ其他地类彼此分离，因此，在通过设置??３０??
ＧＲＥＥＮ＋?ＮＩＲ??式中：为绿光波段反射率；Ｍ７？为近红外波段反射率。??然而，如图３－１所示，土壤和建筑在绿光和近红外波段处的波谱曲线与水体??具有极为相似的特征。因此在提取水体时容易产生建筑和土壤的误分（如图??３－３（ａ），三者的取值范围有明显重合）。此外，在城市内部，水体基本都受到不??同程度的污染，而随着水体浑浊度的提高，水中泥沙含量的增加，水体反射波??谱曲线的峰值会向长波方向移动，并在中红外波段处反射率达到最低，表现为??明显的“红移”现象。而建筑和裸土在中红外波段范围内则表现为明显的上涨趋??势。因此，针对这一现象，徐涵秋在２００５年提出，利用中红外波段替代ＮＤＷ［??指数中的近红外波段，以此构建修正水体指数ＭＮＤＷＩ?（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ?Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ??Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ?Ｗａｔｅｒ?Ｉｎｄｅｘ）｜１２ｈ?｜２２１。借此，＂丨以在进－一步增强水体与其它地类反差的??同时，抑制建筑和裸土的噪音，从而最大程度地削弱水体与建筑、裸土信息的??混淆
【参考文献】：
期刊论文
[1]水土流失区马尾松林植被提取的土壤调节指数分析[J]. 李晶,徐涵秋,李霞,郭燕滨. 地球信息科学学报. 2015(09)
[2]新型Landsat8卫星影像的反射率和地表温度反演[J]. 徐涵秋. 地球物理学报. 2015(03)
[3]北京城市热岛的定量监测及规划模拟研究[J]. 刘勇洪,徐永明,马京津,权维俊. 生态环境学报. 2014(07)
[4]Landsat系列卫星对地观测40年回顾及LDCM前瞻[J]. 姜高珍,韩冰,高应波,杨崇俊. 遥感学报. 2013(05)
[5]成都市晴天热岛效应的时空分布特征与成因[J]. 张顺谦,周长艳. 应用生态学报. 2013(07)
[6]典型河谷型城市春季温湿场特征及其生态环境效应[J]. 李国栋,张俊华,王乃昂,彭剑峰,程弘毅. 生态学报. 2013(12)
[7]福建省长汀县河田盆地区近35年来地表裸土变化的遥感时空分析[J]. 徐涵秋. 生态学报. 2013(10)
[8]Landsat8简介[J]. 张玉君. 国土资源遥感. 2013(01)
[9]哈尔滨市道路系统与城市热岛关系研究[J]. 张利,张丽娟,周东颖,刘栋,范怀欣. 地域研究与开发. 2012(03)
[10]城市化进程中城市热岛景观格局演变的时空特征——以厦门市为例[J]. 黄聚聪,赵小锋,唐立娜,邱全毅. 生态学报. 2012(02)
博士论文
[1]干旱地区稀疏植被覆盖度高光谱遥感定量反演研究[D]. 李晓松.中国林业科学研究院 2008
硕士论文
[1]植被覆盖度的照相法测算及其与植被指数关系研究[D]. 顾祝军.南京师范大学 2005
[2]植被覆盖度的遥感估算方法研究[D]. 李苗苗.中国科学院研究生院（遥感应用研究所） 2003
本文编号：3321659
【文章来源】：福州大学福建省 211工程院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
一南京市研究区示意图
本次研究相关的主要地表覆盖类型主要分为４种：建筑、植被、水体和裸土。??分别根据不同地类的特性，选取相应的指数对进行提取。研究区中４种地类的光??谱曲线图如图３－１所示：??２００??＾?５０?／／??－?—?■—￣￣?——?—．Ｎｒ?１?？’??〇?ＬＰ—?—＿：＿＿ｘ?！?二－?」??Ｂｌｕｅ?Ｇｒｅｅｎ?Ｒｅｄ?ＮＩＲ?ＭＩＲ?ＴＩＲ?ＭＩＲ??—ｋ．—建筑?一ｌ植被?－－水体?一？一裸十??图３－１研究区主耍地表覆盖类型的光谱曲线图（Ｌａｎｄｓａｔ?ＥＴＭ＋，?２０００年５月４日）??３．１．１植被??植被的提取指数中，目前应用最为广泛的当属归一化植被指数Ｎ?ＤＶＩ??（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ?Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ?Ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ?Ｉｎｄｅｘ），其构建原理的主要依据是：植被中的??叶绿素在可见光波段（波长范围：４００？７００?ｎｍ）对阳光的吸收作用较强，因此反??射率很低，这种吸收作用在红光波段尤为强烈；而在近红外波段（波长范围：??７００？１３００?ｎｍ），由于植被叶细胞结构的影响，植被几乎不发生吸收作用，反射??率达到最强。具体公式如下：??ｎｄｖｉ＝ｎｉｒ－ｒｅｄ??ＮＩＲ?＋?ＲＥＤ??式中：Ｗ／／？代表影像近红外波段反射率；幻代表红光波段反射率。??如阁３－２（ａ）所小？，植被的ＮＤＶＩ值Ｕ其他地类彼此分离，因此，在通过设置??３０??
ＧＲＥＥＮ＋?ＮＩＲ??式中：为绿光波段反射率；Ｍ７？为近红外波段反射率。??然而，如图３－１所示，土壤和建筑在绿光和近红外波段处的波谱曲线与水体??具有极为相似的特征。因此在提取水体时容易产生建筑和土壤的误分（如图??３－３（ａ），三者的取值范围有明显重合）。此外，在城市内部，水体基本都受到不??同程度的污染，而随着水体浑浊度的提高，水中泥沙含量的增加，水体反射波??谱曲线的峰值会向长波方向移动，并在中红外波段处反射率达到最低，表现为??明显的“红移”现象。而建筑和裸土在中红外波段范围内则表现为明显的上涨趋??势。因此，针对这一现象，徐涵秋在２００５年提出，利用中红外波段替代ＮＤＷ［??指数中的近红外波段，以此构建修正水体指数ＭＮＤＷＩ?（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ?Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ??Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ?Ｗａｔｅｒ?Ｉｎｄｅｘ）｜１２ｈ?｜２２１。借此，＂丨以在进－一步增强水体与其它地类反差的??同时，抑制建筑和裸土的噪音，从而最大程度地削弱水体与建筑、裸土信息的??混淆
【参考文献】：
期刊论文
[1]水土流失区马尾松林植被提取的土壤调节指数分析[J]. 李晶,徐涵秋,李霞,郭燕滨. 地球信息科学学报. 2015(09)
[2]新型Landsat8卫星影像的反射率和地表温度反演[J]. 徐涵秋. 地球物理学报. 2015(03)
[3]北京城市热岛的定量监测及规划模拟研究[J]. 刘勇洪,徐永明,马京津,权维俊. 生态环境学报. 2014(07)
[4]Landsat系列卫星对地观测40年回顾及LDCM前瞻[J]. 姜高珍,韩冰,高应波,杨崇俊. 遥感学报. 2013(05)
[5]成都市晴天热岛效应的时空分布特征与成因[J]. 张顺谦,周长艳. 应用生态学报. 2013(07)
[6]典型河谷型城市春季温湿场特征及其生态环境效应[J]. 李国栋,张俊华,王乃昂,彭剑峰,程弘毅. 生态学报. 2013(12)
[7]福建省长汀县河田盆地区近35年来地表裸土变化的遥感时空分析[J]. 徐涵秋. 生态学报. 2013(10)
[8]Landsat8简介[J]. 张玉君. 国土资源遥感. 2013(01)
[9]哈尔滨市道路系统与城市热岛关系研究[J]. 张利,张丽娟,周东颖,刘栋,范怀欣. 地域研究与开发. 2012(03)
[10]城市化进程中城市热岛景观格局演变的时空特征——以厦门市为例[J]. 黄聚聪,赵小锋,唐立娜,邱全毅. 生态学报. 2012(02)
博士论文
[1]干旱地区稀疏植被覆盖度高光谱遥感定量反演研究[D]. 李晓松.中国林业科学研究院 2008
硕士论文
[1]植被覆盖度的照相法测算及其与植被指数关系研究[D]. 顾祝军.南京师范大学 2005
[2]植被覆盖度的遥感估算方法研究[D]. 李苗苗.中国科学院研究生院（遥感应用研究所） 2003
本文编号：3321659
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