上海城市地温的遥感反演及气温拟合研究

论文摘要

随着经济的发展和城市的扩张,以热岛效应为代表的城市热环境变化日益成为影响城市环境质量的重要因素。中国作为最大的发展中国家,正在经历快速的城市化过程,定量研究城市热环境的时空演变特征,制定相应的城市高温热环境防范和改善措施已成为一项重要的任务。上海作为典型的国际化大都市,城市化程度高,人口密集,因此研究上海市热环境和热岛效应的时间和空间特征,将为改善人居环境、在城市规划和土地利用规划的编制中更好地贯彻以人为本的思想和理念提供重要的技术支撑。本文利用Landsat卫星数据反演上海市地温热场,研究上海近十年来城市地表热岛的时间变化和空间变化。利用MODIS卫星数据和气象站实测数据拟合上海市气温,获得上海市气温热场的具体空间分布,研究上海气温热场的空间分布和城市热岛的结构特征。最后比较上海市地温热场和气温热场的空间分布和热岛分布情况,探讨上海市在地温热场和气温热场在城市热岛形态上的相同点和不同点。结果表明,在1997年至2008年的地温热场中,高温区面积呈现出现增大,再减小,后又呈散状分布的特点。这与上海在这10年中工业布局的调整和大规模的绿化建设密切相关。中心城区、浦东新区、闵行区和宝山区是上海地温热场中的四个热岛主中心,同时,嘉定、松江等地区也正在形成新的热中心。随着近10年来上海建成区的迅速拓展,上海地温热场中的城市热岛已呈现出明显的多中心化趋势。对于上海市陆域而言,春秋两季的遥感解译地温比较适合用于气温拟合。拟合气温热场中的热岛强度一般在3℃-4℃左右,春季略大于秋季。在空间分布上上海市气温热场中的相对高温区域主要集中于中心城区及其北东区域。中心城区的热岛主中心特征比较明显。此外,气温热场和地温热场之间的分布特征还是存在着显著差异的。地温热场受城市下垫面改变的影响更加直接,绿化建设、城市拓展、工业布局调整等将直接影响地温热场的空间分布特征,其分布呈明显的多中心化特征。而在气温热场中,中心城区的热岛主中心特征则更为明显。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 城市热岛的含义及其危害
• 1.2 国内外城市热岛的主要研究方法和研究进展
• 1.2.1 主要研究方法
• 1.2.2 主要研究进展
• 1.3 本文研究目的、内容
• 2 研究区域和数据来源
• 2.1 研究区域概况
• 2.2 数据源
• 2.2.1 Landsat卫星数据
• 2.2.2 EOS/MODIS卫星数据
• 2.2.3 气象站观测数据
• 3 上海多时段城市地表热环境的遥感反演
• 3.1 Landsat地表温度的反演
• 3.1.1 辐射强度的反演
• 3.1.2 像元亮度温度的计算
• 3.1.3 地表真实温度的反演
• 3.2 热岛效应比率及平均热岛效应比率的计算
• 3.3 城市地表热环境的遥感反演
• 3.3.1 基于地温的热场空间分布
• 3.3.2 基于热岛效应比率的热场分析
• 3.4 本章小结
• 4 MDOIS地温解译及其与气温的相关性分析
• 4.1 MODIS地农温度的反演
• 4.1.1 辐射强度的反演
• 4.1.2 像元亮度的计算
• 4.1.3 地表真实温度的反演
• 4.2 MODIS卫星地表温度解译过程
• 4.2.1 MODIS卫星像片的选取
• 4.2.2 解译地温的检验
• 4.3 解译地表温度与气温相关性
• 4.3.1 解译地温与气温全年相关性
• 4.3.2 各季节解译地温与气温的相关性
• 4.4 拟合气温的季节选取
• 4.5 本章小结
• 5 250m*250m分辨率MODIS地温解译及其与气温的相关性
• 5.1 提高解译地温分辨率的TsHARP方法
• 5.2 解译地温与气温的相关性
• 5.3 本章小结
• 6 利用MODIS解译地温拟合气温
• 6.1 MODIS数据和气象数据
• 6.2 气温拟合方程
• 6.3 气温拟合结果
• 6.3.1 基于拟合气温的热场空间分布
• 6.3.2 基于热岛效应比率的气温热场分析
• 6.4 本章小结
• 7 上海地温热场与气温热场的比较
• 7.1 上海地温热场和气温热场的比较
• 7.2 基于热岛效应比率的地温热场和气温热场比较
• 7.2.1 热岛效应比率分布情况比较
• 7.2.2 热岛效应比率的空间分布比较
• 7.3 本章小结
• 8 结论
• 参考文献
• 致谢