运用EOS／MODIS资料对银川城市热场的遥感分析

采用一种基于MODIS遥感资料和地面自动气象站(AWS)观测数据反演地表温度(LST)的统计方法,得出银川市四季各典型月份晴空地表的热场在季节、空间上的二维分布;通过对热场强度的研究,得出银川主城区夏季存在明显"热岛"效应,冬季存在明显"冷岛"效应的初步分析结果;通过对LST与植被指数间的关系分析研究得出:银川植被生长季LST与归一化植被指数呈负相关关系,且线性关系明显,R2值可达0.7。另外,反演结果还显示了贺兰山东麓山前在夏季,存在明显的高温区,结合对植被指数的分布研究,表明这里植被少,覆盖度低,下垫面主要以砾石为主。     

利用单通道算法对MERSI数据进行地表温度的反演研究

选取2008年8月16日MERSI 1km遥感数据,以新民为中心截取170×170像元区域作为研究区,选用具有普适性的单通道算法对其进行地表温度的反演。结果表明:MERSI LST数值低于观测值12k左右,低于MODIS LST18k左右。虽然MERSI LST反演结果未能达到理想偏差范围,但是反演温度的趋势与实际观测值和MODIS LST趋势基本一致,最高值均出现在康平,最低值则都出现在本溪。     

济南市城市植被与城市热环境的变化研究

城市化进程带来了城市热环境的恶化,植被作为城市生态环境的重要组成部分,对城市热环境的影响和调节具有重要作用。利用济南市TM/ETM+图像,通过反演地表温度(LST)和植被指数(NDVI),研究济南市的热环境和植被之间关系,以及城市热环境和NDVI的时空变化规律,得出了LST和NDVI是负相关关系;城市热岛范围逐渐扩大,尤其是向东和向南方向,且与济南市城市发展的时空方向一致;与2001年相比,2009年城市内部温度变化曲线趋于缓和,但不同地表类型之间的温度差值扩大;NDVI的变化特征与LST相反。     

石家庄市主城区下垫面类型和热环境时空演变及其相互关系

利用1987、2004、2019年Landsat 5 TM/Landsat 8 OLI-TIRS遥感数据,运用RS、GIS、景观生态学和统计分析等方法,分析石家庄市主城区下垫面类型和热环境时空演变及其相互关系。结果表明,绿地和不透水地表是主要的下垫面类型,随着城市化的发展,绿地面积逐渐减少,不透水地表面积逐渐增加,2004—2019年比1987—2004年城市扩张速度快;重心转移模型显示城区向东北发展,而热岛区向东南发展,滹沱河的蓄水和绿化工程阻断了热岛区向东北蔓延;较低的地表温度(LST)与绿地和水体分布一致,较高的LST与不透水地表分布一致,绿地和水体景观占比(PLAND)每增加10%,平均LST分别降低0.69℃和0.93℃;不透水地表PLAND每增加10%,平均LST升高0.75℃,水体的降温效果高于绿地;4种下垫面类型的平均LST与PLAND、最大斑块指数(LPI)和聚集度指数(AI)均表现出一致的极显著相关关系,绿地和水体为负相关,不透水地表为正相关,景观占比、斑块大小和聚集程度对LST有较大影响;下垫面类型和结构是造成热环境空间分布差异的主要原因。     

干旱区精河流域地表温度的模型反演研究

以精河流域绿洲为研究区,使用Landsat ETM⁺数据,采用单窗算法和普适性单通道算法对研究区地表温度进行反演,并将这两种算法的反演结果与研究区MODIS温度产品(MODIS LST)进行比较。结果表明：(1) 单窗算法和普适性单通道算法反演的结果总体趋势比较接近,研究区整体的平均温度相差约2k;(2) 采用改进型土壤调整植被指数(MSAVI)代替归一植被指数(NDVI)计算地表比辐射率可有效提高反演精度,并且同等条件下单窗算法的反演精度高于普适性单通道算法,两种算法的反演结果与MODIS LST的相关系数分别是0.9255和0.8651;(3) 在城镇区域,普适性单通道算法反演结果与MSAVI的相关性高于单窗算法,相关系数为0.8136,说明普适性单通道算法更适合干旱区大范围城镇地表温度的反演研究。     

基于TM8卫星热红外数据地表温度反演及其应用

地表温度(LST)是农业旱灾监测模型和农作物估产模型的关键因子,在干旱遥感监测中有着广泛应用.针对TM 8卫星运行陆地成像仪(OLI)和热红外传感器(TIRS)数据波段特点,提出新的劈窗算法流程图,推导新的劈窗算法系数,对地表比辐射率和大气透过率这两个基本参数进行了分析.选取同一时刻珠三角区域的MODIS温度产品和气象站点观测值作为基准,对该算法进行精度分析.结果表明:LST散点图得出RMSE为0.3845;从LST差值直方图得出反演LST和产品LST误差范围主要集中在-0.6～0.6℃之间;对观测的气象站点值进行统计,产品站点温度均值、算法反演温度均值和站点观测温度均值分别为21.61、21.19、21.38℃,对高温区域的气象站点温度数据统计得出该算法的RMSD为0.742℃,误差小于1℃.从实例应用来看,该算法能快速有效地反演农业旱灾监测中所需要的LST参数,并获得较好的反演效果,能提高农业旱灾监测模型的反演精度.     

不同地表覆盖类型对城市地表热环境的调节

以南宁市高速环道范围内的主城区为研究对象,通过Landsat TM遥感影像反演地表温度(LST),提取归一化差值植被指数(NDVI)、改进的归一化差异水体指数(MNDWI)、改进的归一化建筑指数(NDBI),用最大似然分类法将研究区地表覆盖类型分为水体、林地、园地和建筑用地。同时将研究区按照3km×3km规格分为47个统计小区域,利用ArcGIS中的空间分析功能,统计每个小区域各地表覆盖类型的面积比例及其平均地表温度,并对两者进行相关分析。从而在像元(30m×30m)和小区域(3km×3km)2个尺度上定量研究地表覆盖类型对地表温度的影响。结果表明,在像元尺度上,地表覆盖类型的地表温度排序,从高到低依次为建筑用地、园地、林地、水体;LST与NDBI呈显著线性正相关,LST与NDVI和MNDWI呈非线性关系;LST与正的NDVI和正的MNDWI均呈显著线性负相关;在小区域尺度上,平均地表温度最高的是以建筑用地为主的15号小区域达33.2℃,平均地表温度最低的是以绿地和水体为主的36号小区域仅27.8℃,小区域的水体、林地、园地的面积比例和小区域的平均地表温度呈负相关关系,建筑用地面积比例与小区域平均地表温度呈明显正相关关系。不同地表覆盖类型对地表温度的影响不同,绿地与水体均具有降温作用,且绿地比水体降温效果好。因此,在城市规划中,通过适当设置水体和绿地可以达到调节地表热环境,缓解热岛效应的目的。     

微域尺度下的地表温度与土地利用/覆被关系研究

利用2015年10月Landsat OLI数据计算新疆精河县地表温度(Land Surface Temperature,LST),基于目视解译与决策树分类结合的方法提取研究区的5类土地利用类型;在区域分割理论的基础上,结合贡献分析和相关性分析方法研究微域尺度下地表温度与土地利用/覆被之间的关系。结果表明:(1)通过影像提取出不同土地利用类型及其面积,发现其他土地(城市建筑、工业、沙漠等)占总面积54.23%,说明精河县人类活动对区域土地利用的干扰强度大。5类土地划分中,耕地占其总面积22.45%,靠近城市中心分布。水体次之,同时耕地和人类活动集中地区靠近水体分布。盐渍土受水盐运移机制的影响,分布于河流和湖泊四周,呈现环形。林草地主要在精河县南部的山区和水体下游。(2)从反演LST图中得到地表温度呈现,城市人口集中区域盐渍土、耕地、水体和林草地,即离人类活动越远,其地表温度相对越低,并且呈现环状分布。(3)通过贡献率得到与微域地表反演图相同结果其他用地(城市建筑用地、工业用地、沙漠等)对LST贡献最大,其次是林草地、耕地、盐渍地和水体。因此,在干旱区土地利用规划中应该非常关注盐渍地和其他土地(城市建筑用地、工业用地、沙漠)利用类型的合理规划,为绿洲土地开发提供建议。     

面向风云静止卫星地表温度产品的缺失数据修复方法对比

静止卫星地表温度数据是研究昼夜温度变化规律及全球气候变化的重要参数。但常见的静止卫星地表温度数据,如风云二号F星地表温度产品(FY-2F LST)由于受到云、雾霾和气溶胶等大气因素的影响,往往会出现数值缺失的现象。针对该问题,一系列基于温度昼夜变化模型(diurnal temperature cycle,DTC)的静止卫星地表温度产品空值数据修复方法被提出,如VAN2006方法;此外,常见的三次样条插值(Cubic spline)和智能的反向传播网络(back-propagation network,BP)利用像元时间连续性原理,通过温度预测实现地表温度产品空值数据修复在理论上也是可行的。模拟不同类型的像元缺失情况分析和比较了3种方法的温度修复结果。研究表明,在空值数量较少的情况下,3种方法修复结果都比较理想,其中Cubic spline方法效果最好;随着空值数量增加,3种方法修复效果都不同程度变差,其中VAN2006衰退较缓慢,Cubic spline衰退最快;当空值数目继续增多且达到一定数量时,VAN2006仍可以较为真实的还原地表温度数据,并且优于BP,其中Cubic spline修复结果最差,难以反映实际地表温度。对14种不同空间大小空值区域实验研究进一步说明3种方法对地表温度空值修复具有可行性,但修复效果与空值区域大小无关,时间序列中空值数量是最主要的影响因素。     

城市地表温度和植被覆盖度的空间动态性 ——以佳木斯为例

以佳木斯为研究区域,利用辐射传导法反演地表温度(LST),并从两方面研究LST的空间特性:一是运用半变异函数分析LST本身的尺度效应,即空间动态性;二是利用降采样和空间自相关回归模型,研究在不同尺度下,植被覆盖度(FVC)和LST的相关性随尺度变化的同时,FVC会对LST产生何种程度的影响。研究结果表明:LST和FVC存在尺度效应,空间自相关尺度在300 m左右;LST与FVC之间具有明显的负相关关系,空间间隔在300 m附近时,二者之间的关系在回归模型中呈主导趋势。所以在分析某一区域的特定现象时,应当选择合理的观测尺度。     

基于RS的武汉市夏季热岛效应与土地覆盖关系的研究

本文以武汉三镇为研究对象,利用2009年夏季Landsat TM主要遥感数据源,进行地表温度反演和土地覆盖解译,计算了武汉市城市建筑指数NDBI、归一化植被指数NDVI;并利用NDVI计算地表比辐射率,并使用单窗算法精确反演得到了武汉市2009年夏季地表温度LST。研究结果表明:武汉城市热岛由武昌、汉口、汉阳三大城区热岛构成,且三镇交界区存在多数热岛效应更为严重的"岛中岛",以汉口区中心商业区最为集中;进一步对植被覆盖区和建筑区温度及NDVI、NDBI相关性研究表明,武汉市不同土地覆盖类型有较大差异,LST与NDBI指数成正相关性,且相关系数建筑用地植被水体;LST与陆地表面NDVI指数成负相关性,且相关系数城市用地植被,与水体NDVI指数成正相关性。     

基于TVDI指数的四平市梨树县夏玉米生育期干旱监测

利用2017年夏玉米主要生育期(5—8月)的Landsat-8遥感影像数据进行地表温度(LST)和植被指数(NDVI)的反演;利用LST-NDVI构建温度植被干旱指数模型(TVDI),作为表征干旱的监测指标,并依据2017年夏玉米实测样点的数据对模型精度予以验证。结果表明,四平市梨树县干旱总体分布趋势从东南到西北呈现出湿润-正常-轻旱-中旱-重旱的变换规律,体现了四平市梨树县旱情随地形、气候变化的规律性。四平市梨树县干旱主要集中在西北,吉林省的干旱分布规律亦是从东南湿润过渡到西北重旱,这种变化规律与吉林全省湿润气候过渡到半干旱气候的分布规律相吻合。由此可见,TVDI模型指数与土壤湿度具有明显的相关性,可以应用于农作物的旱灾检测。     

基于遥感影像的重庆市城市热场环境效应研究

利用Landsat TM 影像定量反演了重庆市的地表温度(LST)和植被指数(NDVI),引入剖面分析方法来研究二者的相关性,并建立了不同土地利用类型和不同多样性水平上的线性回归函数.结果表明:重庆市的热场环境明显,地表温度和植被指数在总体上呈线性负相关,地表温度最高值不是分布在城市中心的商务区,而是出现在城市边缘的工业企业用地区;建设用地的热效应最明显;城市的号观多样性对热环境是反向的.     

热红外遥感对马尾松林松材线虫病早期响应研究

松材线虫病由于传播速度快、致死率高等特点也被称“松树的癌症”,早期监测非常重要。基于Landsat 8 TIRS热红外遥感数据评估绿色攻击阶段的植被温度的异常变化，并探究其监测潜力。应用2018年江西省吉安市万安县的Landsat 8 TIRS遥感数据，通过单窗算法反演地表温度(LST)。以30个100 m×100 m样地的受害马尾松林的枯梢率为指标，分别开展5月(绿色阶段)、7月(绿色攻击阶段)及11月(红褐色-灰色阶段)3个不同月份的LST与枯梢率(SDR)的相关性分析。对比分析热红外和Sentinel-2光学数据在早期监测能力上的差异。结果表明，1)Landsat 8反演的地表温度LST分布合理，对虫害区域有响应；2)LST与枯梢率在5月(0.01相似文献   

VI-LST遥感模型在福建省干旱灾害监测中的应用

植被指数(VI)和地表温度(LST)是描述地表特征信息的2个重要参数.本研究采用基于VI和LST特征空间的遥感模型对2000年以来福建省三起比较严重的干旱灾害进行监测分析,结果表明:采用增强型植被指数(EVI)拟合特征空间干边方程的相关系数高于采用归一化植被指数(NDVI)拟合干边方程的相关系数.VI-LST遥感模型能客观地反映地表水分供应状况,较好地反映区域旱情的空间分布和旱情动态发展过程,干旱灾害的卫星遥感监测结果与地面气象监测结果基本一致,在福建省抗旱减灾工作中具有一定的实用价值.     

潍坊市地表温度变化及影响因子分析

揭示潍坊市地表温度变化规律及特征。采用Microsoft Excel 2013和DPS7.05软件,利用气候统计分析方法,将潍坊市1971~2015年逐月的地面0 cm温度及气温、降水、日照、相对湿度、云量和风速等相关气象要素为研究对象,建立年代际、年、季的数据序列进行相关分析研究。表明:(1)潍坊市地表平均温度和地表平均最低温度的年序列呈现上升趋势,地表平均最低温度增温达极显著水平;地表平均最高温度显著下降,倾向率为-0.37℃/10 a;地表平均温度、最高温度和最低温度年代变化均呈现"升—降—升"的趋势,21世纪10年代变化最为显著,对地表温度的增温贡献最大。(2)地表温度月变化均呈现单峰式曲线。(3)地表平均温度的年、季变化均未发生突变;地表平均最高温度的年、春季变化在1990年附近发生突变;地表平均最低温度近45年出现一次明显突变;地表温度变化存在明显的周期性。(4)地表平均温度和地表平均最低温度与气温正相关最为显著,降水量对地表平均温度和地表平均最高温度显著负相关。     

大地地区地温气象资料分析

基于辽宁CIMISS获取大连气象站2004-2017年浅层(5cm 、10cm、15cm、20cm)土层温度,根据月值获取季值和年值,对年、季、月进行数值统计分析,获取相应的特征规律。结果表明：大连气象站近14年不同深度土层温度变化规律如下：年分布规律先降低后升高确实,2010年是拐点年,且不同深度土层浅层地温变化趋势一致。月分布变化规律如下：月变化跟个月太阳辐射强度有很大关系,具体1-7逐月升高,8-12月逐月降低过程趋势,土层深度跟太阳辐射呈负相关性,各月温度变化率在5度左右。季分布变化规律如下：季变化跟月变化符合一致,土层深度和土层温度在冬季、春季和夏季是呈负相关,秋季呈正相关。各个季节均值和季节太阳辐射强度一致,夏季辐射强度最大,所以平均地温值最高,冬季辐射强度最低,所以平均地温值最低。     

下垫面覆盖类型变化对城市热岛的影响——以北京市朝阳区为例

【目的】快速发展的城市化进程改变了下垫面的性质和结构,从而影响了城市的热量平衡,导致城市热岛效应蔓延。研究城市下垫面变化及其对城市热岛的影响,对缓解城市热环境、减少社会经济损失有重要意义。【方法】本文利用2002—2017年北京市朝阳区Landsat系列遥感影像计算研究区域归一化植被指数(NDVI)变化,并基于大气校正法利用Landsat热红外波段进行地表温度(LST)反演,进一步对所获地表温度进行归一化处理;同时利用2002—2017年北京市朝阳区谷歌全色卫星影像,基于DeepLabv3+网络利用深度学习对朝阳区下垫面分类并分析其动态变化。【结果】(1)朝阳区15年间平均地表温度呈上升趋势,城市热岛逐年加剧;至2017年,区内不再存在单一热岛中心,而转为复杂的镶嵌式结构、多中心分布。(2)15年间不透水面面积共减少71.02 km2,降幅20.98%;水域面积共减少2.53 km2,降幅24.12%;植被面积共增加73.54 km2,增幅56.57%。(3)对地表温度与下垫面类型动态变化相关性进行分析表明,地表温度与不透水面面积呈正相关,与植被面积呈负相关关系。(4)从总量来看,2012—2017年朝阳区与城市热岛效应成负相关关系的植被与水域面积总量增加明显,但城市热岛效应不降反增。【结论】植被和水域对城市热岛效应的缓解作用在用地强度、建筑密度和人类活动不断增长的前提下逐渐变得有限。在现有城市发展模式下,朝阳区地表温度将继续上升,城市热岛进一步加剧。     

淮河流域小麦-水稻种植制度的气候适宜性

 【目的】定量研究淮河流域小麦-水稻种植制度对气候变化的响应,揭示种植制度适宜性的变化规律,明确种植制度适宜区的变动趋势,为因地制宜地制定科学可靠的种植制度提供依据。【方法】运用生态适宜度理论和模糊数学的方法,建立作物适宜度函数,同时结合空间插值的方法研究淮河流域麦-稻制的温度、降水、日照和气候适宜度。【结果】小麦-水稻种植制度的气候适宜度呈下降趋势;其中,温度适宜度呈上升趋势,降水适宜度和日照适宜度呈递减趋势。淮河流域麦-稻制气候适宜度的空间分布由东南沿海向西部山地递减,西南山区适宜度低于平原地区。在未来气候变化情景下,淮河流域麦-稻制的气候适宜度有所升高,但空间格局变化不大。【结论】淮河流域麦-稻制气候适宜度对近几十年来的气候变暖有明显的响应。     

不同冻藏温度对新疆高白鲑鱼肉的品质变化

【目的】 研究新疆高白鲑鱼肉在冷藏(4℃)、冰温(0℃)和冷冻(-18℃)3个冻藏条件下理化品质、感官评价及微生物的变化。【方法】 通过对理化(pH值、TVB-N值、TBA值、色泽和质构特性)、感官评价及微生物指标的测定,研究新疆高白鲑鱼肉在冷藏(4℃)、冰温(0℃)和冷冻(-18℃)过程中的品质变化,分析高白鲑在不同冻藏温度条件下的品质变化规律。【结果】 不同冻藏温度条件下的高白鲑鱼肉,伴随着贮藏时间的延长,其品质指标的变化规律均不同。pH值呈明显的先快速降低再缓慢升高的趋势;TVB-N值和TBA值均随贮藏时间的增加而逐渐升高;色泽饱和度与各项质构特性指标同贮藏时间呈现显著的负相关;感官评价得分逐渐降低;而菌落总数则呈持续上升趋势。其中,冷藏(4℃)的各项指标变化速率最快,冷冻(-18℃)的品质变化速率最慢且差异最小;冷藏(4℃)6 d和冰温(0℃)10 d的高白鲑鱼肉明显腐败且伴有异味,菌落总数值为5.68和7.86 lgcfu/g,已超过加工食用的最高安全限量标准值;冷冻(-18℃)20 d仍为可接受收范围,至贮藏结束菌落总数的测定结果为4.52 lgcfu/g。【结论】 与冷藏(4℃)和冰温(0℃)相比,冷冻(-18 ℃)贮藏条件可有效抑制高白鲑鱼肉酸败和腐败现象的发生,贮藏温度对高白鲑鱼肉整体色泽饱和度的变化影响较大,低温冷冻贮藏对减缓高白鲑鱼肉的固有色泽品质劣化作用明显。