非渗透表面丰度与地表通量的获取及二者关系初探 ——以广州市为例

论文摘要

非渗透表面（impervious surface）,又称不透水表面,是城市地表的重要组成部分。非渗透表面能有效地阻止水体进入土壤,从而增加地表径流;非渗透表面的扩展直接和间接地表明了城市的扩张状态,它的测度提供了一个衡量河流退化、地表温度变化和陆地生活环境质量降低的简洁而直截了当的指标。地表能量通量（land surface energy flux）直接影响近地层大气和下垫面的能量和水分交换,从而影响大气边界层的结构和气候。地表通量中的显热和潜热是区域气候模型和区域水文模型的重要输入参数,也是城市生态效应研究中的重要指标。研究城市非均匀地表能量通量的特征,绘制地表显热及潜热通量的区域分布图,对构筑绿色宜居城市具有重要的意义。本文以广州市为研究区域,以1990、2006 TM数据、2000 ETM+数据、1:5万DEM数据、1:10万广州市行政区域矢量图、广州市气象地面观测站数据、以及地面观测站点植被高度数据等为主要数据源。经图像增强、配准、重采样等预处理操作后借助归一化线性光谱混合模型方法提取非渗透表面丰度;依托SEBAL模型借助反演的地表温度以及地面气象站点数据得到研究区地表显热及潜热能量通量。并以2000年9月14日地表显热及潜热能量通量影像和非渗透表面比例影像为例,对非渗透表面及地表显热、潜热通量之间的关系进行研究,研究过程除考虑尺度效应外,还对不同丰度值的非渗透表面与相应区域地表平均潜热能量通量的大小进行分析。结果表明:非渗透表面丰度与显热通量呈正相关,相关系数为:0.56573,与潜热通量呈负相关,相关系数为:-0.58964;不同像元尺度二者相关程度不同,随着像元尺度的增大,相关性总体呈下降趋势,但降幅不大;随着非渗透表面丰度值的增加,地表平均潜热能量通量呈下降趋势（个别区域除外）。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 城市非渗透表面
• 1.3 关于地表能量通量
• 1.4 本论文所做的工作
• 1.4.1 论文技术路线（图1－1）
• 1.4.2 研究方法
• 1.4.3 目标及成果
• 第二章 研究区概况及遥感影像预处理
• 2.1 研究区概况
• 2.2 遥感数据预处理
• 2.2.1 研究所用数据
• 2.2.2 数据预处理
• 2.3 本章小结
• 第三章 非渗透表面丰度的提取
• 3.1 混合像元的概念及成因
• 3.2 SMA（Spectral Mixture Analysis）理论
• 3.3 线性光谱混合分析模型
• 3.4 其它光谱混合模型
• 3.4.1 几何光学模型
• 3.4.2 随机几何模型
• 3.4.3 概率模型
• 3.4.4 模糊分析模型
• 3.5 端元模型及丰度提取技术路线
• 3.6 光谱标准化
• 3.7 最小噪声分离（MNF）变换
• 3.7.1 正向MNF 变换
• 3.7.2 反向MNF 变换
• 3.7.3 把正向的MNF 变换应用到波谱分析
• 3.7.4 把反向的MNF 变换应用到波谱分析
• 3.8 像元纯净指数（PPI）
• 3.9 N 维散度分析
• 3.10 生成端元比例影像
• 3.11 本章小结
• 第四章 地表能量通量的获得
• 4.1 地表能量通量的获得方法
• 4.2 地表能量平衡方程
• n）'>4.2.1 地表净辐射（R_n）
• 4.3 SEBAL 模型
• 4.3.1 SEBAL 模型原理
• 4.3.2 SEBAL 模型参数反演
• 4.4 土壤热通量（G）
• 4.5 显热通量（H）
• 4.5.1 稳定度修正因子
• 4.5.2 动量传输的表面粗糙度
• 4.5.3 dt 与影像“最冷点”和“最热点”
• 4.5.4 循环迭代
• 4.6 潜热通量（LE）
• 4.7 模型的区域应用与结果分析――以广州为例
• 4.7.1 地表参数反演与分析
• 4.7.2 能量平衡各分量
• 4.8 本章小结
• 第五章非渗透表面丰度与地表能量通量的关系研究
• 5.1 地表显热及潜热通量与非渗透表面丰度的相关性
• 5.2 不同丰度非渗透表面与地表显热及潜热通量关系
• 5.3 不同尺度下地表显热及潜热通量与非渗透表面丰度的相关性
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 非渗透表面
• 6.2 地表能量通量
• 6.3 非渗透表面与地表能量通量的关系
• 6.4 创新之处
• 6.5 不足
• 6.6 展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的论文
• 附录