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基于TM/ETM数据的城市地表温度研究

作　者: 冯文峰
导　师: 钱乐祥
学　校: 河南大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: 地表温度 城市热岛 TM/ETM 单窗算法
分类号: TP79
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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引　用: 2次
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内容摘要


随着社会经济的不断进步和发展,城市化进程逐步加快。作为人类对陆地自然生态环境影响最强烈、改造最彻底的地方,城市除了大的气候特点和地貌形态受到人类的影响比较小之外,几乎没有遗留下自然生态系统的任何主要特征。这直接导致城市生态系统的脆弱性和不稳定性,一系列的城市问题在城市发展的过程中逐渐显现。自1833年Lake Howard研究伦敦市中心的气温分布提出城市的“热岛效应”以来,城市的热力环境问题就一直受到广泛关注。遥感是自20世纪60年代发展起来的一门对地观测的综合性技术手段。与传统的气象观测方法相比,遥感技术在城市热环境领域的应用具有很强的优越性。鉴于此,国内外的学者们开展了广泛的研究,经过长时间的研究提出了适合不同卫星热红外传感器的地表温度反演算法。本文在总结城市热岛效应和地表温度研究进展的理论基础上,以黄河中下游沿岸城市郑州市和开封市进行了案例研究。在遥感和GIS技术的支持下,利用1988年5月14日和2001年5月10日的Landsat TM/ETM热红外遥感影像数据采用单窗算法进行定量反演,得到了研究区地表温度的空间分布变化。为了对反演结果进行合理解释,文章选取能反映地表特性的NDVI、NDWI和NDBaI等归一化指数进行分析。结果证明这三个指数可以较好的解释温度前后变化原因。并且研究也显示NDVI是影响温度分布的全局因素,而NDWI与NDBaI只是在局部有较大影响。在此基础上作者为两城市地温热岛效应的有效控制提出合理化建议。本文主要分为以下四部分:第一部分为绪论。本节首先阐述了本文的选题背景和研究意义,然后介绍本文的研究目标和内容,以及具体的研究方法与技术路线。第二部分是本文的理论研究,体现在第二章。本节首先分析了城市热岛的不同研究方法;在此基础上对基于遥感技术的国内外研究进展进行总结,重点就该研究领域的地表温度反演方法做了总结并对不同遥感数据源进行了比较;最后分析目前研究中普遍存在的问题。第三部分是案例研究,也是本文的重点。确定郑州市和开封市为研究对象,在前文理论基础和数据可获取性前提下选择Qin等提出的单窗算法作为本文数据的反演算法。由遥感影像及辅助数据通过计算得到地表比辐射率、大气平均作用温度和大气透射率等参数,最终反演出研究区的地表温度。对比分析其变化并给出合理解释。具体为第四、五章研究内容。第四部分为结论讨论以及参考文献。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-10
第一章 绪论  10-14
  1.1 选题背景及研究意义  10-11
    1.1.1 选题背景  10-11
    1.1.2 研究意义  11
  1.2 研究目的与内容  11-12
  1.3 研究方法与路线  12-13
  1.4 论文总体框架  13-14
第二章 国内外研究进展  14-29
  2.1 城市热岛的有关研究方法  14-17
    2.1.1 传统气象观测方法  14
    2.1.2 遥感技术的应用  14-16
    2.1.3 利用边界层模型进行模拟  16-17
  2.2 城市热岛效应的研究内容  17-20
    2.2.1 城市热岛的形态与结构研究  17-18
    2.2.2 城市热岛的过程与变化研究  18-19
    2.2.3 城市热岛的变化机制与模拟研究  19-20
  2.3 基于地表温度的遥感反演方法  20-27
    2.3.1 理论基础  20-21
    2.3.2 常见反演方法  21-25
    2.3.3 常见遥感热红外数据源的比较  25-27
  2.4 研究存在问题  27-29
第三章 研究区概况及数据预处理  29-38
  3.1 研究区范围及概况  29-30
  3.2 数据预处理  30-36
    3.2.1 遥感数据源的选择及非遥感资料的收集  30-32
    3.2.2 遥感数据的预处理  32-36
  3.3 温度反演方法的选择  36-38
第四章 地表温度反演过程  38-54
  4.1 地表比辐射率的求算  38-46
    4.1.1 比辐射率求算方法比较  38-41
    4.1.2 具体求算过程  41-46
  4.2 大气平均作用温度  46
  4.3 大气透射率  46-49
  4.4 反演结果  49-54
第五章 地表温度变化分析  54-65
  5.1 地表温度时空变化过程  54-56
    5.1.1 郑州市地表温度变化  54-55
    5.1.2 开封市地表温度变化  55-56
  5.2 地表温度变化原因分析  56-63
    5.2.1 归一化指数选择  56-58
    5.2.2 原因分析  58-63
  5.3 改善地表温度上升趋势的措施与建议  63-65
第六章 结论与展望  65-68
  6.1 结论  65
  6.2 创新和研究中存在的不足  65-67
  6.3 展望  67-68
参考文献  68-72
致谢  72

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 遥感技术 > 遥感技术的应用
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