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基于RS的郑州市城市热岛效应研究

作　者: 段金龙
导　师: 宋轩
学　校: 郑州大学
专　业: 环境工程
关键词: 城市热岛效应 陆面温度 遥感 下垫面
分类号: X16
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


随着城市化进程的发展,人们所面临的城市环境问题越来越严重。由于城市的环境热污染问题以及城市下垫面的改变而造成的城市热岛效应已经成为一个亟待解决的城市环境问题。近几十年来国内外的有关专家从微观或者宏观层面上对城市热岛效应的产生原因、造成影响、变化规律、缓解措施等方面进行了一系列的研究与探索。传统的研究方法多是通过利用地面观测站的气象数据来研究城市热环境的改变,这种研究方法得到的数据精确但是耗时耗力,已经不能满足当今对城市热岛研究的要求。遥感技术的大范围使用使人们可以大面积、同步和动态的监测地面热场的分布和变化情况,因此它已经成为当代城市热岛研究的重要方法与手段。本文以郑州市为例,利用美国Landsat的热红外波段对郑州市区1988年5月14日的TM传感器遥感影像和2001年5月10日的ETM+传感器遥感影像以及郑州市的相关气象资料进行研究。本文从介绍热岛效应研究的发展历程为切入点,主要叙述了本研究的选题背景以及研究意义,介绍了具体的技术路线,通过分析城市热岛效应的影响要素进而分析了热岛效应产生的原因。然后本文介绍了图像预处理的概念及步骤,该部分主要是对研究中所使用的主要资料进行加工处理。继而通过对陆温反演方法的研究推导出了一套较简便的陆面温度反演方法,通过对地表比辐射率、大气平均作用温度和大气透射率的求算得到了郑州市几种代表性像元点的反演温度并以此制作了陆温分类分级图,这是本文的核心部分。最后本文通过结合郑州市的陆面温度反演分布图、土地利用类型分类图以及归一化植被指数分析图得出了郑州市热岛效应的变化趋势,探讨了热岛演变的原因,然后提出了缓解郑州市城市热岛效应的有效措施,是本研究的引申部分。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章 绪论  9-18
  1.1 城市热岛效应的提出及意义  9-14
    1.1.1 城市环境问题  9-10
    1.1.2 热岛效应的定义  10-11
    1.1.3 城市热岛效应的影响  11-12
    1.1.4 城市热岛效应研究发展历程及研究进展  12-14
  1.2 本课题研究内容  14-15
  1.3 本研究技术路线图  15
  1.4 研究区概况  15-18
第二章 城市热岛效应形成原因分析  18-23
  2.1 温室效应的产生与影响  18-20
    2.1.1 温室效应的定义  18-19
    2.1.2 温室效应的影响及其与热岛效应的关系  19-20
  2.2 城市陆面形态的变化及影响  20-23
    2.2.1 城市下垫面的定义  20
    2.2.2 下垫面的热物理性质  20-21
    2.2.3 热岛环境下的城市陆面  21-23
第三章 遥感数据源和影像预处理  23-32
  3.1 数据源选择  23-25
  3.2 遥感影像预处理  25-28
    3.2.1 几何精校正与配准  26
    3.2.2 图像增强处理  26-27
    3.2.3 遥感图像融合  27-28
  3.3 制图输出  28-32
第四章 陆面温度反演  32-50
  4.1 遥感反演陆面温度的理论基础  32-37
    4.1.1 热辐射基本定律  32-35
    4.1.2 陆面温度反演回顾  35-37
      4.1.2.1 单窗算法  36
      4.1.2.2 分裂窗算法  36-37
      4.1.2.3 组分温度反演法  37
  4.2 陆面温度反演过程  37-47
    4.2.1 利用TM数据反演陆面温度的单窗算法  38-43
      4.2.1.1 从TM热红外数据中计算辐射温度  38-39
      4.2.1.2 TM6的热传导方程  39-41
      4.2.1.3 大气平均作用温度的替代性分析  41
      4.2.1.4 单窗算法的推导  41-43
    4.2.2 陆面温度反演参数推导  43-47
      4.2.2.1 地表比辐射率ε_6的确定  43-44
      4.2.2.2 大气平均作用温度T_α的估算  44-46
      4.2.2.3 大气透射率τ_6的估算  46-47
  4.3 陆面温度反演结果  47-50
第五章 郑州市陆面温度演变规律及特征  50-62
  5.1 陆面温度分布特征及对比  50-52
  5.2 土地利用类型分类  52-55
  5.3 归一化植被指数(NDVI)的提取  55-57
  5.4 陆面温度演变原因分析  57-59
  5.5 城市热岛效应的缓解措施  59-62
第六章 研究结论与展望  62-64
  6.1 结论  62
  6.2 研究中的不足  62-63
  6.3 城市热岛效应研究展望  63-64
参考文献  64-68
致谢  68

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境科学基础理论 > 环境气象学
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