基于遥感技术的黔中山原地区热效应研究

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1、基于遥感技术的黔中山原地区热效应研究指出了城市化效应是一个随着城市化进程而円敁重要的环境问题，而热效应是城市化效应的主要特征之一，是城市化对局地气候影响最典型的表现。以典型山原城市西秀区作为城市地面热场环境研究对象，分析了地形因子与热环境的关系、植被与热环境的关系、典型地物与热环境的关系、水体与热环境的关系，结果表明：海拔高度对温度的影响是比较大的，坡向和坡度对温度也有较明显的影响，石漠化等级越高、地表温度越高，城区地表平均温度比城郊结合部高，城郊结合部地表平均温度比乡村镇高，各水库的平均温度相

2、差不大，但容量大或面积大的水库最低温度相对较低，受污染的水体比未受污染的水体地表平均温度高。关键词：热效应；3S技术；地表温度；Landsat8；时空分布X16A1674-9944(2016)24-0061-061引言对于热效应的研宂，传统方法是使用地面气象站捉供的气象相关资料数据进行，由于种种原因，这种方法受到人力物力的限制。随着3S技术的发展和应用，特别是热红外遥感的出现，弥补了传统方法采用气象站数据研究的不足，能够全面有效地探?y到不同土地利用类型的温度特征，近年来热红外遥感已成为热效应研

3、宄中的最主要的手段。2材料与方法2.1研宄内容和方法木研宂利用中高分辨率的新型遥感图像LandsatS数据，选取最符合实际的地表温度反演算法，结合ENVI和ArcGIS软件进行地表温度反演，并分析反演精度。然后根据反演出的地表温度（LST）分析西秀区热岛效应的时空分布特征，研究热岛效应的驱动力，最后以遥感技术与地理信息系统技术为主要手段，结合统计学方法揭示西秀区城市热效应特点。2.2技术路线本研宄的技术路线图如图1。3地表温度反演3.1遥感数裾预处理3.1.1辐射定标将传感器输出图像的灰度值（D

4、N值）转化为有物理意义的辐射亮度值或反射亮度值（反射率）[1],消除或修正辐射误差而引起的影像畸变。据已冇的研宄，对于Landsat8T1RS的两个热红外波段，T1RS10位于较低的大气吸收区，其大气透过率值高于TIRS11，更适合于单波段的地表温度反演。辐射定标公式如下：3.3精度验证选用2013年9月29F1数据进行地诎近似温度反演精度检验，2013年9月29日图像参数显示图像获的取格林威治时间是03时24分05.69秒，换算为北京时间为11时24分05.69秒，取近似值为11时24分。当H

5、地面实测气温最高为25.2QC、最低为15.8°C。根据西秀区经纬度推算出日出时间在6点左厶，由于大气对太阳辐射的折射作用，太阳辐射照射到地表的实际时间有一定程度的提前。根据气温日变化规律最低温一般出现在日出前后，因此最低温时刻近似取为5时30分，最高温时刻近似取为14时。根据以上信息，2013年9月29日landsatS遥感影像获取时气温计算式为：15.8+25.2-15.82+15.8+25.2-15.82Xsin32Jt+11.4-5.514-5.5Xji=21.06西秀区2013年9月2

6、9日landsat8地妞近似温度反演数据城区平均温度为20.91°C，与地面气温21.06°C相差0.15°C，达到利用单窗算法进行地面近似温度反演误差小于1.5°C的精度要求（覃志豪2003）。4热场空间分布根据反演结果，木研究首先统计出地表温度最大值为32°C、最小值为10°C、平均值20.9°C和标准差为2.3。2.1高温区与低温区分布从地表温度分级图2可以看出，西秀区高温区、极高湿区主要分布在中心城区（西航办事处、华西办事处、东关办事处）和郊区部分地区的裸地（么铺镇、宋旗镇、七眼桥镇、大

7、西桥镇等）。高温区主要地类为建筑用地和裸地，建筑用地主要由高层密集建筑、水泥道路、机场、学校；低温工主要分布在中心城区的部分水库和南部的龙宫镇、新场乡、岩腊乡、甘堡林场、鸡场乡、杨武乡还有北部蔡官镇的部分村的林地和河流水库。4.2温度与面积分布特征温度的像元个数的多少可直接反映温度分布面积大小，图3温度与面积分布，表示了地面近似温度反演图像中以像元值（温度）为样本的分布情况，说明极低温区和极高温区面积较少、中温面区积多，平均温度集中在2（rc,温度谢积服从正态分布。5热效应驱动力本文引入了热效应

8、贡献度（Hi）、热单元权重指数（D1）和区域热单元权重指数（D2）等概念［4-7］。所谓热效应贡献度指数（Hi）是指不同温度的地类对区域平均温度的影响，即对区域热环境的贡献，计算公式如下：式中Tij为地类i中高于区域平均温度的第j个像元的温度，TaO表示成像时区域的平均温度，ni为地类i屮温度高于区域平均温度的像元数量，N表示区域土地面积，Hi'为初始热效应贡献度。热单元权重指数D1表示高于平均温度的地块面积在木土地利用类型屮所占的比重，区域热单元权重指数D2表示高于平均温度的地块面积占区域土地