基于遥感数据合肥市热岛时空特征变化及气温反演研究

发布时间：2020-04-21 06:35

【摘要】：在高速城市化的背景下,城市热环境被认为是主导整个城市环境的主要因素之一。城市化的快速推进导致城市热环境问题凸显,不透水面的增温效应是导致城市热环境问题的重要因素之一。目前,针对城市最适不透水面盖度的研究不足,对不透水面的增温效应研究较少。气温的获取一直以来都是根据气象观测手法进行监测而得到的,高分辨率气温的获取一直以来都是研究与应用的难题之一。现有文献只针对气温与地温之间的转换关系进行研究,多种反演算法只针对地表温度进行反演,对气温进行反演的研究尚未有所报道。针对上述问题,本文以合肥市为研究区,利用landsat-8遥感数据对合肥市热岛效应的时空特征变化进行了分析,并根据遥感数据提取城市不透水面信息,结合气象观测数据研究了不透水面的增温效应,获取城市最佳不透水面阈值,并使用遥感数据反演1.5m高气温,输出气温空间分布信息,探索气温反演技术的可行性。根据地温-气温转换模型得到城市气温空间分布,运用实测数据进行气温订正,突破了传统气温地统计学插值法的约束,实现气温分布从大尺度向小尺度的空间转换,突破实际应用的局限性。研究表明:(1)合肥市四季均存在热岛现象,热岛强度表现为夏季最强,秋季次之,春季、冬季较弱。春、夏、秋三个季节热岛多集中在主城区,冬季热岛多分布在乡镇及裸土区,城区热岛强度较弱。城市热岛效应与下垫面类型密切相关,热岛多集中在不透水面和裸土区,热岛强度较大;城市热岛分布与NDVI呈明显负相关,与NDBI呈正相关关系。(2)不透水面盖度与地表温度呈显著正相关,随着不透水面盖度增加,地表温度呈指数增长;不透水面盖度与气温之间为线性正相关关系。本文提出的MNDISI指数可以较好的提取不透水面信息,总体精度可以达到86.1%。随着不透水面盖度增加,地表温度上升速度高于气温的上升速度。当区域内的不透水面盖度在43%时,区域内不透水面增温效应和其他地物的降温效应达到动态平衡。当区域内不透水面盖度低于43%时,其他下垫面综合降温效应起主导作用,地表温度上升缓慢。城市最佳不透水面覆盖度应低于43%,有针对性的增加植被和水体,改善城市下垫面格局有利于缓解城市热岛效应。(3)使用遥感数据反演气温是可行的。本文提出了一种基于NDVI指数划分城市下垫面的方法,可以应用于气温反演研究,划分方法具有地区通用性,划分结果与下垫面实际情况较为接近。并基于该方法获取不同下垫面的地温-气温转换模型,根据该模型对1.5米高度的气温进行反演研究,反演结果表明:气温平均绝对误差为0.88℃,并有62.93%的数据误差在1℃以内。
【图文】：

路线图,研究技术,路线,不透水

1.本文提出一种改进归一化差值不透水面指数（MNDISI），该指数可以用来提取城市不透水面信息，利用阈值法可以较好的提取不透水面信息，总体精度可以达到86.1%。城市最适不透水面盖度阈值为 43%，当城市不透水面盖度低于 43%时，下垫面综合降温效应对城市热环境有抑制的作用。2.本文提出了一种气温反演方法，旨在利用遥感数据直接反演气温，探索了遥感反演气温技术上的可行性。反演气温平均绝对误差为 0.88℃，，并有 62.93%的数据误差在 1℃以内，反演结果具有一定的应用价值。1.5 研究技术路线1.4 创新点

示意图,合肥市,区县,示意图

2 研究区概况与数据处理徽省中部，地处中纬度地带（ 117°04 N），位于长江与淮河之间，地势由北向东南倾斜，过渡带气候类型，气候属于北亚热带湿润季风气冬寒夏热，年平均温度 15.8℃，年极端最低气温温 41℃（1959 年）。合肥降水特征南多北少，夏最少，年平均降水近 995.3mm，最大达 1541.0m8 年），年平均日照时数为 1902.0h。辖区包括长巢区、庐江县，如图 2-1 所示：
【学位授予单位】：安徽农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P407;X16;X87

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