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地理与地理信息科学 2018年第3期34卷 26-31页

作者：邹照旭黄帆赖佳梦刘紫涵占文凤南京大学江苏省地理信息技术重点实验室/南京大学国际地球系统科学研究所江苏南京210023 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心江苏南京210023

时间升尺度方法多用于减轻或消除卫星观测数据的缺失对城市热环境遥感研究的不利影响,然而不同时间升尺度方法对城市地表热岛强度计算是否存在差异,且该差异在多时间尺度上如何变化尚不明确。针对上述问题,该文对SMW平均法、ATCS和ATCE... 详细信息

时间升尺度方法多用于减轻或消除卫星观测数据的缺失对城市热环境遥感研究的不利影响,然而不同时间升尺度方法对城市地表热岛强度计算是否存在差异,且该差异在多时间尺度上如何变化尚不明确。针对上述问题,该文对SMW平均法、ATCS和ATCE模型法3种时间升尺度方法进行了系统比较,总结了3种方法对城市地表热岛强度计算的影响及规律。结果发现:模型法(ATCS和ATCE)与SMW平均法的时间合成数据存在较大差异;晴空像元比例对基于3种方法生成的热岛强度影响显著,但随比例增加,热岛强度值愈加接近;多时间合成尺度下,SMW平均法和模型法计算的年内热岛强度最大值出现在不同的季节;随时间合成尺度的增大,SMW平均法的热岛强度变化较大,而模型法的热岛强度变化较稳定。总体表明:当卫星观测数据较多时,SMW平均法能够有效监测城市热环境;若卫星观测数据较少,应优先选择ATCE模型法。

关键词：时间升尺度城市地表热岛强度地表温度 MODIS 长三角地区

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遥感地表温度年内变化增强模型及其城市热岛监测应用

遥感地表温度年内变化增强模型及其城市热岛监测应用

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作者：邹照旭南京大学

学位级别：硕士

卫星热红外遥感所提供的大范围地表温度数据在各类地学应用中扮演着至关重要的角色。然而,由于卫星重访周期与云遮挡等因素的影响,遥感地表温度产品存在较多数据缺失。基于大量热红外遥感观测数据,地表温度年内变化(Annual Temperature ... 详细信息

卫星热红外遥感所提供的大范围地表温度数据在各类地学应用中扮演着至关重要的角色。然而,由于卫星重访周期与云遮挡等因素的影响,遥感地表温度产品存在较多数据缺失。基于大量热红外遥感观测数据,地表温度年内变化(Annual Temperature Cycle,ATC)模型估测了一年内连续每日地表温度的动态变化,并在一定程度上填补了此类数据空缺。ATC模型不仅可用于生产时空连续的地表温度数据,而且基于ATC模型进行地表温度时间升尺度的方法,有利于进一步提高城市热岛遥感监测的精度。但是,标准ATC模型(Standard ATC,ATCS)仍然难以表征由气象条件引起的短期地表温度变化趋势,进而导致城市热岛监测研究的结果存在不确定性。围绕上述问题,本文设计一种能够表征短时地表温度变化的ATC模型,并进一步探究不同时间升尺度方法对城市热岛遥感监测研究的影响。本文的贡献体现在以下两个方面:(1)构建了增强型ATC模型(Enhanced ATC,ATCE)。基于ATCS模型,并结合气象要素和植被指数数据,本研究提出的ATCE模型刻画出了每日地表温度在一年内受天气变化影响的短期波动状况。以 Aqua/MODIS.(Moderate-resolution Imaging Spectrometer)逐日地表温度产品为验证数据,以中国长江三角洲地区为研究区展开实验并测试了 ATCE模型的性能。结果表明,相比于ATCS模型,ATCE模型的总体均方根误差在白天和夜晚均有所降低。模型精度的提升幅度在不同地表覆盖类型上呈现较大差异:森林、草地和建成区的精度改进程度较农田和湿地更大。对各个模型在不同时间尺度上的验证和评估进一步证实,ATCE模型刻画的地表温度波动的效果更佳。(2)基于ATC模型,探究了不同时间升尺度方法对城市地表热岛强度计算造成的差异,以及该差异在多时间尺度上的变化。对简单移动窗口(Simple Moving Window,SMW)平均法、ATCS和ATCE模型法三种时间升尺度方法进行系统的比较后发现:模型法(ATCS和ATCE)与SMW平均法的时间合成数据存在较大差异。晴空像元比例对基于三种方法生成的热岛强度影响显著,但随比例增加,热岛强度值愈加接近。随时间合成尺度的增大,SMW平均法的热岛强度变化较大,而模型法的热岛强度变化较稳定。结果表明,当卫星观测数据较多时,SMW平均法能够有效监测城市热环境;若卫星观测数据较少,相比于SMW平均法和ATCS模型法,ATCE模型法表现更佳。总体而言,本文提出的ATC增强模型能够更为准确地模拟地表温度的年内逐日变化,从而为城市热环境等应用研究提供更好的遥感地表温度数据,有望在更多的实际应用中发挥巨大潜力。

关键词：热红外遥感地表温度地表温度年变化地表温度动态变化时间升尺度城市地表热岛强度长三角地区 MODIS

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