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城市土地利用与城市热环境互动关系的遥感研究

作　者: 黄荣峰
导　师: 徐涵秋
学　校: 福州大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: 福州市遥感 ETM+ 土地利用地表反照率地表温度净辐射通量土壤热通量显热通量潜热通量城市热岛
分类号: X87
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

本文利用遥感影像数字处理技术对2000 年5 月4 日获取的福州市城区范围内的Landsat ETM+影像进行了遥感信息提取,在地理信息系统(GIS)的辅助下进行研究,并对福州市土地利用与城市热环境的关系进行了分析。SFIM 法是近年来发展起来的一种融合方法,它是将高空间分辨率的纹理信息提取出来融合到低空间分辨率波段中,从而很好地保留了光谱和空间信息。本文利用SFIM 变换,将2000 年Landsat ETM+遥感影像的多光谱波段与Pan波段进行融合,将融合后的影像进行监督分类,并对福州市城区土地利用状况进行分析,在归纳福州市城区土地利用现状和特点的基础上,分析福州市城区土地利用与管理面临的形势,提出促进土地资源可持续利用的对策与措施。地表通量中的显热和潜热是众多数值天气预报、区域气候模型和区域水文模型的重要输入参数,也是农业生态研究、森林生态研究、城市绿地生态效应研究中的重要指标。本文利用遥感资料从热通量的角度研究城市热环境并提取相关信息:地表参数(NDVI 指数、地表反照率)和地表能量通量(净辐射通量、土壤热通量、显热通量、潜热通量)。此外,Landsat ETM+热红外数据反演的地面亮温能够反映温度场的分布规律,可为城市热环境质量评价和热源调查提供准确、丰富的信息。根据反演出的地表辐射温度,对福州市城市热力场的空间分布特征和热力景观进行了定量分析。研究表明福州市城区明显存在城市热岛现象,并初步分析了福州市城市热岛效应的成因及其对生态环境的影响,提出了改善城市热环境的对策与措施。在对福州市城区土地利用状况和城市热环境分析的基础上,对福州市城区土地利用与城市热环境的互动关系进行了研究。研究结果表明,城市下垫面的结构与性质是影响城市热岛效应的主要因素,它构成了城市热岛的“本底”,而土地利用变化的不合理性,将会加剧城市热岛效应。由于城市热岛效应的存在,以及城市热岛效应对城市生态环境带来的影响,使得人们在进行城市规划设计时,必须采取有效措施来缓解城市热岛效应。

全文目录

第一章引言  9-25
  1.1 问题的提出  9-10
  1.2 研究的目的和意义  10
  1.3 研究方法、技术路线与主要内容  10-12
  1.4 研究区域概况  12-17
    1.4.1 基本地理自然状况  12-15
    1.4.2 福州市社会经济状况概述  15
    1.4.3 福州市城市建设概述  15-17
  1.5 主要数据源  17-19
    1.5.1 遥感影像数据  17-18
    1.5.2 气象资料  18-19
    1.5.3 其它资料  19
  1.6 遥感技术在城市研究中的应用  19-25
    1.6.1 遥感技术在城市土地利用/覆盖研究中的应用  19-20
    1.6.2 利用遥感技术对地表水热通量进行研究  20-23
    1.6.3 利用遥感技术对城市热岛效应进行监测  23-25
第二章遥感影像预处理  25-39
  2.1 地物在大气顶部的反射率  25-27
  2.2 遥感影像精校正处理  27-32
    2.2.1 遥感影像几何精校正  27-29
    2.2.2 遥感影像辐射精校正  29-32
  2.3 研究区影像数据提取  32
  2.4 遥感影像融合  32-36
    2.4.1 影像融合处理的基本原理与类别  33-34
    2.4.2 遥感影像融合算法及分析  34-35
    2.4.3 SFIM 变换法融合  35-36
  2.5 遥感影像增强处理  36-39
第三章遥感影像分类与信息提取  39-56
  3.1 遥感影像分类方法概述  39-40
  3.2 分类体系划分  40-43
    3.2.1 美国地质调查局1976 年土地利用/覆盖分类系统  40-42
    3.2.2 中国科学院土地资源分类系统  42
    3.2.3 福州市土地利用遥感分类体系  42-43
  3.3 遥感影像目视解译  43-46
    3.3.1 概述  43-44
    3.3.2 目视解译的方法与原则  44-45
    3.3.3 福州市城区遥感影像的目视判读  45-46
  3.4 计算机监督分类  46-52
    3.4.1 训练样本的选取  47-48
    3.4.2 优化训练区  48-49
    3.4.3 分类方法的选取  49-50
    3.4.4 波段组合的选择  50-51
    3.4.5 遥感影像分类后处理  51-52
  3.5 分类结果精度评价  52-56
    3.5.1 分类误差矩阵  52-53
    3.5.2 取样需要考虑的事项  53-54
    3.5.3 评价分类误差矩阵  54-56
第四章福州市城区土地利用分析  56-60
  4.1 土地利用现状结构  56-57
  4.2 土地利用的特点  57-58
  4.3 福州市城区土地利用与管理面临的形势  58
  4.4 促进土地资源可持续利用的对策与措施  58-60
第五章城市热环境信息提取  60-82
  5.1 概述  60
  5.2 地表植被参数  60-61
    5.2.1 归一化差值植被指数  61
    5.2.2 植被覆盖度  61
  5.3 地表特征参数  61-68
    5.3.1 地表反照率  61-64
    5.3.2 地表辐射温度  64-65
    5.3.3 地表动力学温度  65-68
  5.4 地表能量通量  68-73
    5.4.1 净辐射通量  68-70
    5.4.2 土壤热通量  70
    5.4.3 显热通量  70-73
    5.4.4 潜热通量  73
  5.5 福州市城区地表水热通量分析  73-82
    5.5.1 地表特征参数分布特征  74-75
    5.5.2 辐射平衡各量分布特征  75-78
    5.5.3 地表热量平衡各值分布特征  78-82
第六章福州市城市热岛效应分析  82-97
  6.1 概述  82-83
  6.2 城市热岛效应的遥感研究方法  83-86
    6.2.1 热红外影像增强处理  84-85
    6.2.2 地表温度的反演  85-86
  6.3 城市热力场的空间分布特征及其景观分析  86-89
    6.3.1 热力场的空间分布特征  86
    6.3.2 热力场的景观分析  86-89
  6.4 城市热岛效应与植被、湿度的关系  89-91
  6.5 福州市城市热岛效应的影响因素分析  91-94
    6.5.1 下垫面材料  91-92
    6.5.2 不透水面和径流  92-93
    6.5.3 城市自身的热源  93
    6.5.4 地形与气候条件  93-94
    6.5.5 城市的扩展  94
  6.6 热岛效应对城市生态环境的影响  94-95
    6.6.1 热岛效应对城市生态系统的影响  94
    6.6.2 热岛效应对市区空气污染的影响  94-95
    6.6.3 缓解城市热岛效应的可能性  95
  6.7 改善城市热环境的对策与措施  95-97
第七章城市土地利用与城市热环境互动关系的分析  97-100
  7.1 不同土地覆盖类型对城市热岛效应的贡献  97-98
  7.2 不同土地覆盖类型对地表水热通量的影响  98
  7.3 城市热岛效应对城市规划的影响  98-99
  7.4 城市土地覆盖与城市热环境的互动研究  99-100
第八章结论与展望  100-103
  8.1 主要结论  100-101
    8.1.1 福州市城区土地利用的分析研究  100
    8.1.2 福州市城市热环境信息的提取  100-101
    8.1.3 福州市城市热岛效应的分析研究  101
    8.1.4 城市土地利用与城市热环境关系的分析研究  101
  8.2 研究展望  101-103
参考文献  103-109
致谢  109-110
个人简历  110

城市土地利用与城市热环境互动关系的遥感研究

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