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基于ETM+热红外遥感的武汉市城市地温反演研究

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遥感信息 2013年第5期28卷 85-89页

作者：陈于陈刚金波文赵遐龄中国地质大学(武汉)信息工程学院武汉430074

利用ERDAS及ArcGIS软件,通过影像预处理、影像解译,最终提取城区土地分类信息;由单窗算法,以大气辐射传输方程简化的单波段地表温度反演算法为基础,对武汉市2002年ETM+热红外遥感影像及相关气象资料进行地面亮温反演和不同土地利用类型... 详细信息

利用ERDAS及ArcGIS软件,通过影像预处理、影像解译,最终提取城区土地分类信息;由单窗算法,以大气辐射传输方程简化的单波段地表温度反演算法为基础,对武汉市2002年ETM+热红外遥感影像及相关气象资料进行地面亮温反演和不同土地利用类型的热效应定量评价研究。研究中采用了基于归一化差值植被指数和基于地表分类相结合的方法确定地表发射率;地温反演引入了热效应贡献度和区域热单元权重指数,对不同地表类型的热贡献度以及植被覆盖与地表温度的关系进行分析。

关键词： ETM+ 单窗算法地温反演

针对TM6有效波长的计算方法及其对地温反演的影响研究

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遥感信息 2006年第6期28卷 10-13页

作者：兰敬松郭跃重庆师范大学地理科学学院重庆沙坪坝400047

相对NOAA-AVHRR及MODIS的热波段而言,Landsat TM6有更高的空间分辨率;因而更适合于地面热力场分布特征及微环境研究的准确分析需要。有效波长的确定对反演地表温度有重要影响。本文根据Landsat5及Landsat7 TM6对波长的光谱响应函数(RSR)... 详细信息

相对NOAA-AVHRR及MODIS的热波段而言,Landsat TM6有更高的空间分辨率;因而更适合于地面热力场分布特征及微环境研究的准确分析需要。有效波长的确定对反演地表温度有重要影响。本文根据Landsat5及Landsat7 TM6对波长的光谱响应函数(RSR),推导出相应的有效波长值并分析其对地温反演的影响。分析结果表明,一般情况下,就Landsat5而言,用中心波长反演地表温度不会有太大影响;但利用Landsat7反演地表温度时则必须使用有效波长,因为中心波长可能会导致较大的地表温度反演误差。

关键词：有效波长 TM6 地温反演

基于Landsat数据的昆明市城市空间变化遥感监测及驱动力分析

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地理科学研究 2024年第2期13卷 293-303页

作者：杨晓胄云南师范大学地理学部云南昆明

选取2006~2019年Landsat影像,以昆明市为例,基于热红外遥感波段特征,对昆明市主城区进行地表温度反演,根据各地物反演温度差异选择合适阈值,并结合计算机目视解译方法准确提取出建设用地,在此基础上选取几何中心、扩展速度、扩展强度、... 详细信息

选取2006~2019年Landsat影像,以昆明市为例,基于热红外遥感波段特征,对昆明市主城区进行地表温度反演,根据各地物反演温度差异选择合适阈值,并结合计算机目视解译方法准确提取出建设用地,在此基础上选取几何中心、扩展速度、扩展强度、城区扩展动态度和面积扩展度五个指标实现对城市空间变化的监测与分析。结果表明:1) 2006~2019年,流域内土地类型变化明显,城市扩展明显,城市的建设用地面积持续增加;2) 研究区在原来的基础上整体由内向外扩张,整体呈现出“东南–东北”的变化趋势,与现实情况相符;3) 城市的空间形态已经从滇池流域内的纯粹集群式开发模式转变为同时在流域外进行开发的“轴向多集群”开发模式,城市空间扩展已到东北的空港新区和东南的呈贡新区。4) 尽管新区的建设已逐步形成建设规模,但尚未形成集约发展。

关键词：遥感监测地温反演城市空间变化地理信息系统

用8.0-9.3μm遥感数据反演地温的分裂窗算法性能分析

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国土资源遥感 2015年第2期27卷 88-93页

作者：张晓汤瑜瑜黄小仙危峻中国科学院上海技术物理研究所上海200083 中国科学院大学北京100049

新一代＂图谱合一＂的星载遥感传感器＂推扫式宽视场成像光谱仪＂设置了CH18（8.125-8.825μm）和CH19（8.925-9.275μm）这2个波长在10μm以内的热红外通道用于地温反演。为了验证传统的针对10-14μm大气窗口的分裂窗算法在8.0-9.3μm... 详细信息

新一代＂图谱合一＂的星载遥感传感器＂推扫式宽视场成像光谱仪＂设置了CH18（8.125-8.825μm）和CH19（8.925-9.275μm）这2个波长在10μm以内的热红外通道用于地温反演。为了验证传统的针对10-14μm大气窗口的分裂窗算法在8.0-9.3μm大气窗口的适应性,介绍了基于Sobrino,Franca＆Cracknell和Becker算法的3种分裂窗算法;针对8.0-9.3μm大气窗口的分裂窗波段设置进行了参数计算公式的修正;并结合MODTRAN提供的热带模型、中纬度夏季模型、中纬度冬季模型、极地夏季模型、极地冬季模型和1976美国标准大气等6种标准大气模型,验证了各算法的地温反演精度。结果表明,Franca＆Cracknell和Becker算法的误差在2 K以内,可以较好地移植于CH18和CH19的分裂窗反演地温;但现行的3种分裂窗算法都难以保证地温误差小于1 K的要求。

关键词：分裂窗地温反演 8.0-9.3μm大气窗口

浙江平原区农宅空间形态与村域地温的相关性研究

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浙江平原区农宅空间形态与村域地温的相关性研究

作者：赵宇浙江农林大学

学位级别：硕士

随着城乡一体化进程的加快,城乡建设面积的持续扩张和绿地斑块面积的不断减少,导致城市热环境的持续恶化,高温区的聚集更是加剧了热岛效应。在节能减排和提升人居环境品质的大背景下,国内外关于城市层面的热岛效应有着大量研究并涌现丰... 详细信息

随着城乡一体化进程的加快,城乡建设面积的持续扩张和绿地斑块面积的不断减少,导致城市热环境的持续恶化,高温区的聚集更是加剧了热岛效应。在节能减排和提升人居环境品质的大背景下,国内外关于城市层面的热岛效应有着大量研究并涌现丰富的理论成果,随着农村经济水平的提高,国内也开始聚焦乡村室内热环境的研究,然而关于乡村村域范围的室外热环境与农宅空间形态等信息的研究相对较少。本文基于国家自然基金面上项目(519 786 27)和“基于遥感探知与频数统计的浙江农居本体信息域特征研究”课题,完成浙江平原区农宅空间形态与村域地温的相关性研究。首先,本文对浙江传统平原区的概念,将浙江平原区范围进行提取,并对区域内的农宅样本进行分层抽样。其次,本文将农宅空间形态细分为通过单体建筑空间形态和群体建筑空间形态,单体建筑空间形态包括:建筑朝向、建筑高度、建筑体型系数,群体群体建筑空间形态包括村镇建筑用地面积、建筑团聚式布局、建筑带状布局和建筑散点型布局。通过遥感卫星的地温反演获取村镇地温分布图,并以自然断点法将村镇地温分布图划分为5个温度区块,分别为:村域高温区、村域次高温区、村域中温区、村域次低温区和村域低温区。最后,本文通过数值拟合和目视解译等方式完成浙江平原区农宅空间形态与村域地温的定性与定量研究。综上所述,本文基于建筑气候学、抽样分析和遥感技术手段,从多个学科角度对村域人居热环境提出新的探索,以浙江省平原区的农宅空间形态和村域地温为作为研究对象,对现实平原区村域热环境格局的优化提出新的探索。

关键词：农宅空间形态人居热环境地温反演遥感

夏热冬冷地区城市绿地“冷”岛效应年周期变化

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南方建筑 2022年第9期 87-95页

作者：李峻峰陆峥妍甄蒙合肥工业大学建筑与艺术学院西安交通大学人居环境与建筑工程学院

基于Landsat系列卫星影像,采用大气校正法对夏热冬冷地区典型代表城市合肥市2010~2021年不同季节同一时刻共计60幅遥感影像进行地表温度反演,分析绿地冷岛效应长时间尺度周期性变化特征。结果表明:(1)绿地冷岛效应存在较显著的年周期变... 详细信息

基于Landsat系列卫星影像,采用大气校正法对夏热冬冷地区典型代表城市合肥市2010~2021年不同季节同一时刻共计60幅遥感影像进行地表温度反演,分析绿地冷岛效应长时间尺度周期性变化特征。结果表明:(1)绿地冷岛效应存在较显著的年周期变化特征;(2)其特征表现为绿地冷岛强度的季节化差异,各季节冷岛强度变化依次为夏季>秋季>春季>冬季;(3)研究发现绿地并非全年均呈现降温效应,部分季节出现“增温”效应。研究结果既对长时间尺度绿地冷岛效应理论研究进行补充,也为城市热环境改善、节能减排及城市景观优化提供建议。

关键词：绿地冷岛效应地温反演长时间尺度年期性变化特征绿地“增温”效应

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基于Landsat影像的地热勘探方法

基于Landsat影像的地热勘探方法

作者：叶甘长江大学

学位级别：硕士

随着世界工业化和信息化的不断推进,传统的能源储量有限,能源危机对世界各国始终是一项巨大的问题,寻找天然可持续发展资源已变成世界各国重要国策。地热资源是一种可持续性、绿色清洁、具有无污染物等优点,现如今已成为重要的清洁资源... 详细信息

随着世界工业化和信息化的不断推进,传统的能源储量有限,能源危机对世界各国始终是一项巨大的问题,寻找天然可持续发展资源已变成世界各国重要国策。地热资源是一种可持续性、绿色清洁、具有无污染物等优点,现如今已成为重要的清洁资源之一。传统地热资源勘探方法需要投入大量的时间、人力、物力和财力,同时具有局限性,而热红外遥感作为一种高效、低成本、可远距离感知的技术,可以在一定程度上弥补传统勘探方法的缺陷,提高勘探效率。应用热红外遥感数据为基础来探测地表温度信息已经成为寻找地热资源的一种新的便捷技术手段。地球地表温度(Land Surface Temperature,简称LST)是地表能量平衡状态的重要反映指标之一,对地热资源勘探、水文、生态、环境和生物地球化学等研究有着重要意义。热红外遥感是获取地表温度信息的一种非常重要的手段。本文所使用的热红外影像数据(Landsat 8和Landsat 9数据)下载于USGS(美国地质调查局)官网,其中Landsat 9携带的陆地成像仪(OLI-2)相较于Landsat 8的(OLI-1),其数据辐射精度从12bits提高到了14bits,其热强度测定分析更为准确。本文选择研究区域为有“温泉之乡”之称的咸宁,区域内地热资源丰富,市内合计13个温泉景区、以及多处温泉地热田,主要分布在咸宁中北部地区,为地表温度反演提供了较好的研究背景和条件。本文主要的研究工作和结论如下:(1)根据三种常用的地表温度反演算法,利用ENVI软件对影像数据进行处理得到反演结果,并利用气象数据、MODIS温度产品作为对比数据来验证三种算法的反演效果,在相关分析后发现大气校正算法在研究区的反演效果最好,并选取该算法为后续研究区地表温度反演的主要算法。(2)用研究区对应时间段的MODIS温度产品数据来验证咸宁地区近五年的地表温度反演结果,在相关性分析基础上证明反演结果有一定的准确性。(3)统计整理中国大地热流数据,并依据大地热流数据得到中国大地热流密度分布特征,结合前人研究情况,总结得出把大地热流密度当作寻找和评估地热资源的因素之一,具有较高的可行性。(4)揭示了研究区的地表反演温度信息与所对应点的大地热流值之间呈线性正比关系,并根据此关系建立了合适的预测模型。根据模型预测得到了研究区完整的热流数据,依据此数据绘制了热流等值线图。最后结合研究区的温度反演结果、热流等值线图、已知地热资源点和地质构造情况进行对比分析,初步推断出4处异常且可能存在地热资源的位置,该方法有望成为一种新的地热勘探方法。

关键词： landsat 地热资源地温反演大地热流咸宁

磨西断裂带中—高温地热资源赋存规律研究及评价

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磨西断裂带中—高温地热资源赋存规律研究及评价

作者：蒋耀曦西南科技大学

学位级别：硕士

地热作为一种环保型能源,加大对其勘查与开发力度已经成为我国调整能源结构、改善生态环境和促进经济发展的一个重要方向。磨西断裂带地热资源十分丰富,地表热显示类型以温泉、地热井为主,但地热资源开发利用前景大。本文选取磨西断裂... 详细信息

地热作为一种环保型能源,加大对其勘查与开发力度已经成为我国调整能源结构、改善生态环境和促进经济发展的一个重要方向。磨西断裂带地热资源十分丰富,地表热显示类型以温泉、地热井为主,但地热资源开发利用前景大。本文选取磨西断裂带段地热资源作为研究对象,在野外地质调查的基础上,利用遥感方法,分析了区内地表温度场、地热异常点和地质构造分布特征及其关系;利用水文地球化学特征分析,研究了地下热水循环过程中水-岩作用过程和影响地热水化学特征的因素;总结了区域热源、水源、储盖以及通道四个地热储藏要素;揭示了研究区地热资源的成因模式和赋存规律;并对地热水的储量、质量等要素进行评价。取得了以下成果:(1)磨西断裂带在一定程度上控制了研究区的地形地貌特征和断裂带裂隙系统的发育,为地热资源的形成和分布提供了良好的地质条件;研究区已发现的地热点地质构造上主要分布于断裂交汇位置、褶皱与断裂相切位置。(2)磨西断裂带地表温度场在空间上呈现出一定的规律性和复杂性。在多数断裂周围显现出明显的异常现象,断裂周围地温异常点分布众多且多沿断裂走向呈带状分布,对于断裂密集发育区域,形成了大区域的地温异常区。根据地温异常区域初步划定以下地热远景区:磨西海螺沟地热异常区、田湾草科地热异常区、石棉西北周边地热异常区。(3)磨西海螺沟地区地热水地球水化学特征与石棉草科地区地热水表现出明显差异。磨西海螺沟地区地热水化学类型为Na·(Ca)-HCO,草科地区地热水为Na·(Ca)-HCO和Na·(Ca)-HCO·SO;磨西海螺沟地区地热水化学特征主要受硅酸盐岩矿物溶解影响,草科地区地热水主要受硅酸盐矿物和碳酸盐岩矿物溶解影响,草科地区相比磨西海螺沟地热水受蒸发盐岩溶解影响较大,两个地区地热水与围岩之间均有较强烈的阳离子交换作用发生。(4)研究区地热系统成因模式可以概括为:区内西侧高海拔雪山的冰雪融水和大气降水,在高山峡谷地形下形成的高水头压力下,由西向东运动,沿断裂裂隙系统下渗,地表水与地下水在深循环过程中在中-下地壳部分熔融体深部热流传导作用下形成热水,在压力作用下热水沿断裂裂隙系统向上运移,主要在次级断裂之间,次级断裂与主断裂交汇位置和断裂与褶皱相切位置出露形成多个地热异常区。研究区是变质碳酸盐岩为热储的中-高温地热系统,热储温度为61.3℃到229℃,最大循环深度约为4.359km,补给高度为1390.92 m到4179.27 m。地热水在深循环过程中与围岩中多种矿物发生水-岩作用,部分温泉有深部物质的加入,热水到达浅部后与浅部冷水混合后出露地表,大部分热水处于未平衡状态,并显示出不同的水化学特征。(5)研究区地热资源赋存主要受储层盖层、地质构造、水动力条件和热源等因素影响,区域的地层岩性组合、水动力条件和大断裂派生的地质构造组合成的空间配置对地热资源的赋存起决定性作用。(6)研究区地热资源开发潜力较大,水质优良,可以作为医疗热矿水和工业用水进行开发利用,将本次研究成果应用于地热勘探工作,圈定地热异常靶区,通过钻井得到稳定温度45℃和稳定流量51.07 m/h的地热水。

关键词：磨西断裂带地温反演水文地球化学赋存规律地热资源评价

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基于多源遥感数据的成都市地温特征研究

基于多源遥感数据的成都市地温特征研究

作者：侯从强成都理工大学

学位级别：硕士

随着城市不断扩张和人口向心集聚,受全球气候变暖和区域增温多重作用,部分特大城市极端高温频发,城市热岛和大气环境污染加剧,随之引发的一系列诸如能源紧张、地表环境破坏、城市热岛现象等问题,严重阻碍了城市的生态良性发展。针对这... 详细信息

随着城市不断扩张和人口向心集聚,受全球气候变暖和区域增温多重作用,部分特大城市极端高温频发,城市热岛和大气环境污染加剧,随之引发的一系列诸如能源紧张、地表环境破坏、城市热岛现象等问题,严重阻碍了城市的生态良性发展。针对这一问题,本文以城市化程度较高的成都市为例,以Landsat数据和MODIS地温数据为主要数据源,以遥感定量反演与GIS空间分析技术为支撑,首先以成都市为一般研究区,利用MODIS地温数据从区域尺度上来分析成都市的地表温度特征。在此基础上,重点研究地温异常的绕城高速区域,利用Landsat TM/OLI数据采用热辐射方程法来反演其地表温度,通过对反演结果进行均值-标准差分级,叠加研究区内主要环形道路及行政区划,结合ArcGIS空间分析及统计技术,研究地表温度的时空分布特征及变化趋势,再结合相关城市规划资料深入分析找出导致地温变化的主要驱动力因子,并提出相应的城市规划策略。论文取得的主要成果如下:(1)以MODIS地温产品为数据源,研究发现:2000-2013年,成都市地表温度的高温区在不同时期均存在相对集中的现象,且绕城高速以内区域最为显著,存在明显的城市热岛现象。(2)利用Landsat数据来反演重点研究区地表温度,研究发现:2000-2013年,成都市绕城高速区域地表温度的高温区相对集中,存在明显的城市热岛现象,与MODIS地温数据分析结果一致。(3)根据地表温度分级结果及统计数据,分析地表温度的时空分布特征,研究发现:(1)2000年研究区热岛范围主要分布在2环与3环之间的武侯区、成华区和锦江区,中温范围主要分布在东南方向,低温范围主要分布在西北方向;2005-2013年主要分布在2环与绕城高速之间的武侯区、成华区和金牛区,中温范围主要分布在除东南方向外的绝大多数地区,低温范围主要分布在3环与绕城高速之间的环形区域;(2)2000-2013年,研究区的热岛现象先减弱后增强,呈现出由中心不断向外转移的趋势,且转移趋势由快到慢;中温范围和低温范围均表现出整体性转移的现象,且转移方向相反。(4)通过对地表温度与土地利用性质、植被、水体、建筑指数、城市路网、人口和GDP等7个城市化相关指标进行相关性分析,研究发现:(1)不同用地性质的区域对地表温度的影响不同,地表温度的变化与植被、水体、建筑指数、城市路网、人口密度以及GDP等都具有一定的相关性,且不同时期对地表温度的影响能力也不同;(2)植被、水体和建筑指数对地表温度变化的贡献较大,其中,植被和水体与地表温度呈负相关的关系,具有降低地表温度的作用,建筑指数、人口密度等其他因素与地表温度呈正相关的关系。(5)根据地表温度变化影响因子的分析结果,提出了相应的缓解城市热岛效应的规划策略:(1)推进低碳城市建设,优化产业布局,应沿北东方向布置,构建能源多元供给体系,发展循环经济产业,减少降低交通出行需求;(2)构建海绵城市,注重城市植被和水体的保护,增加城市绿化与水体面积,建设复层结构降温绿地;推广生态透水路面,涂刷建筑隔热反射材料。

关键词：城市热岛 MODIS Landsat 地温反演相关性分析