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《基于遥感和gis的城市热场分布规律研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第56卷第2期地理学报Vol.56,No.22001年3月ACTAGEOGRAPHICASINICAMar.,2001文章编号:037525444(2001)0220189209基于遥感和GIS的城市热场分布规律研究1213周红妹,周成虎,葛伟强,丁金才(11上海市气象科学研究所,上海200030;21中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101;31上海中心气象台,上海200030)摘要:以气象卫星资料为主要信息源,以陆地卫星TM资料、土地利用专题图件、气象观测资料为辅助信息源,利用GIS空间分析技术,对城市热力分布特征和变化规律进
2、行动态监测和综合分析。同时还对地面亮温和气温的相关模式进行研究和建立,取得了较好的应用效果。关键词:遥感;GIS;城市热场;动态分析;上海中图分类号:P208;P407文献标识码:A采用遥感方法研究分析热岛效应具有分辨率高、覆盖范围广、点位密集等优势。为了研究城市热力分布特征和变化规律,为环境监测、城市规划等有关部门提供科学依据,本文以气象卫星和资源卫星遥感为主要监测手段,利用GIS逻辑运算和综合分析技术,研究和建立动态监测和空间分析模式,对上海近年来热场分布特征、形成机制以及与地域结构的关系进行综合分析,同时建立地面亮温与气温相关模式,
3、取得了较好的应用效果。1GIS支持下遥感影像预处理鉴于上海城市地理位置特殊、热力分布状况复杂之特点,本文以NOAA气象卫星为主要信息源,以陆地卫星TM资料、土地利用专题图件、气温、风向、风速等有关气象资料为辅助信息源,采用GIS空间分析法,对上海1992～1998年热力分布特征进行综合处理和空间分析。111NOAA卫星资料预处理和热力特征提取11111预处理由于NOAA卫星红外通道对温度敏感,本文取2、3、4通道的AVHRR资料经定标、定位以及太阳高度角、临边变暗订正后截取上海市区域子图,并进行双线性插值放大。11112热力特征提取和处理
4、为了对热力分布状况进行分析,本文将经过以上预处理后的NOAA图像探测值运用普朗克公式反演成亮温。同时为了便于综合分析,采用拉伸亮温间距方法达到拓宽图像色调类别目的。计算公式为:收稿日期:2000209201;修订日期:2000212213基金项目:国家“九五”重中之重科技项目(962908205206)[FoundationItem:TheKeyProjectoftheNationalNinthFiveYearPlan,No.962908205206]作者简介:周红妹,女,高级工程师,从事遥感和GIS应用研究。E2mail:zhmdong
5、@citiz1net190地理学报56卷3Yi=K(TBi-C)(121)设定Ymax=240Ymin=12033则Ymax=K(TBmax-C)Ymin=K(TBmin-C)式中Yi为拉伸计算后的亮温值;C、K为未知常数;TBi为i点亮温值;Ymax、Ymin为拉伸计算后的最大亮温值和最小亮温值;TBmax、TBmin为图像中最高亮温值和最低亮温值。根据上式求解出系数C、K,即可将亮温值控制在[Ymin,Ymax]范围间。本文C、K分别为19和12。另外为了保证图像的客观连续性,滤除不必要的噪音和毛刺,使用合适的模板对图像进行卷积滤波。
6、滤波后的图像赋予伪彩色,便得到了理想的热力分布彩色图像。112TM图像预处理为了将TM图像作为地面介质综合分析底图,提高NOAA卫星热力状况动态分析精度,首先对TM图像进行信息解译和分类。本文采用分类误差较小的最大似然法对TM图[1]像进行训练分类。最大似然分类法的多变量正态密度函数公式为:1[-1ö2(x-m)Tc-1(x-m)]P(xöXi)=nö21ö2expiii(i=1,2,⋯,m)(122)(2P)ûCiû-1式中mi为均值矢量,ci为协方差矩阵,Ci表示矩阵的行列式,ci为ci的逆矩阵。P(xöXi)为条件概率密度函数,Xi
7、为模式类别,n为模式矢量的维数,x为分类模式。最大似然判别函数集为:di(x)=p(xöXi)p(Xi)(i=1,2,⋯,m)(123)p(Xi)[-1ö2(x-m)TC-1(x-m)]即diiii(x)=nö21ö2exp(2P)ûCiû式中p(Xi)为先验概率。值得注意的是,该分类方法用于对只有少量样本分析时,不一定能得到最佳效果。113不同平台遥感影像和专题图件的匹配处理为了进行GIS综合分析,必须将具有不同水平分辨率的遥感图像以及专题图件统一匹配到同一尺度下。11311专题图件录入和格式转换首先利用GIS中的数字化功能输入相应比例
8、的专题图件,例如行政边界、土地利用图等,并将矢量格式的专题图件转换为栅格格式。11312不同平台遥感影像与专题图的配准(1)地面控制点的选取。图像配准精度除了选取较好的数学模型和重采样方法外,
