城市边缘区地表组分温度反演模型研究——以南京市为例

作     者：李往华 

作者单位：南京信息工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：丁海勇

授予年度：2018年

学科分类：07[理学] 070601[理学-气象学] 0706[理学-大气科学] 

主      题：土地利用覆被 混合像元分解 端元 地表组分温度 城市边缘区 

摘      要：地表温度是研究全球和区域地表-大气能量交换、气候变化的关键指标,也是表征城市热岛现象的主要因素。但是,目前卫星估算的地表温度是一定尺度下混合像元上的平均温度,并不能代替像元内组分的真实温度。因此,本文以快速城市化区域的城市边缘区地表组分温度反演为切入点,研究构建具有物理意义的地表组分温度反演模型,将有助于解决城市边缘区复杂地表的组分温度反演这一关键问题,对于深化城市可持续发展的认识具有重要作用。本文以南京市为研究区,基于GIS和RS技术,以Landsat影像为数据源,运用带约束的最小二乘法线性光谱混合模型对遥感影像进行混合像元分解,分别反演出不同时期的地表组分温度。通过研究,得出以下结论:(1)2006-2010年,城市边缘区的范围较2006年更广,长江以南主要由主城区的外边界及江宁区的北部所构成,而长江以北其主要由浦口区的东南部及六合区的西南部所构成;2010-2017年,长江以南主要是由主城区外围及江宁区北部所形成的环状区域,环状的北部略向外扩展,而长江以北变化较为明显。(2)在裸土丰度图中,高值区主要分布在农田、城市外围的农村地带,而由于一些建设用地拥有相似的光谱,所以其在裸土丰度图像中也出现相对较高的值。不透水层丰度图像中,高值区主要沿着八卦洲以南分布。且通过统计分析研究时段内RMSE值,可以发现本研究混合像元分解误差较小,混合像元分解精度较高。(3)在裸土组分温度分布图中,裸土的温度较高,且不透水层表现出较高的温度,在水体、植被组分温度分布图中也出现了类似的现象。三期影像的平均组分温度均为:不透水层裸土植被水体。且通过与实测温度数据对比分析,结果表明地表组分反演模型模拟精度较高,符合本研究的要求。(4)地表温度和四种端元组分温度之间均具有相关性。其中裸土组分温度与地表温度的相关性最强是0.92,其次是水体,植被组分温度和地表温度的相关性较弱。且各端元组分温度间相关性均较小。