摘要：年来“城市气候和环境”问题引起广泛关注，其中城市热环境是当前城市气候、环境研究的热点问题。地表热环境的变化会对人类的生产和生活带来影响，因此，热环境的时空分布状况已经成为全球环境变化研究的重要内容之一，也是城市的发展规划和环境问题的防治提供了依据。本文基于遥感技术及GIS空间分析功能，选择西南地区经济快速发展的重庆市区作为研究区域，利用1992年和2002年的两期LandsatTM影像，对重庆市区的地表热环境效应做了相关分析,以期为重庆规划城市发展、保护城市环境、建设生态型城市提供依据。
关键词：土地利用变化地表热环境空间分析温度反演
1007-9416(2012)07-0181-摘自：本科毕业论文范文www.808so.com
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近年来“城市气候和环境”问题引起广泛关注，其中城市热环境是当前城市气候、环境研究的热点问题。地表热环境的变化会对人类的生产和生活带来影响，同时又反过来影响城市土地利用类型的变化[1-2]。
本文利用1992年和2002年的两期TM数据对重庆市区做了城市热岛效应变化分析，利用6波段的辐射值进行演算以及提取地表反射率反演地表温度，从而对重庆市区的热岛效应分布做了相关的分析[3]，以期为重庆规划城市发展、环境保护、建设生态型城市提供依据。
1、研究区概况
重庆市位于中国内陆西南部、长江上游，四川盆地东部边缘，地跨东经105°11'-110°11'、北纬28°10'-32°13'之间的青藏高原与长江中下游平原的过渡地带。气候温和，属亚热带季风性湿润气候，是宜居城市，年平均气候在18℃左右，冬季最低气温平均在6-8℃，夏季炎热，七月每日最高气温均在35度以上。冬暖夏热，无霜期长、雨量充沛、常年降雨量1000-1450毫米，春夏之交夜雨尤甚，因此有“巴山夜雨”之说，有山水园林之风光。重庆多雾，素有“雾重庆”之称。重庆地处四川盆地东部，其北部、东部及南部分别有大巴山、巫山、武陵山、大娄山环绕。地貌以丘陵、山地为主，坡地面积较大。重庆以主城区为依托，各区、县（自治县）形如众星拱月，构成了大、中、小城市有机结合的组团式、网络化的现代城市群，是中国目前行政辖区最大、人口最多、管理行政单元最多的特大型城市。
2、技术路线及研究方法
2.1 数据预处理
本研究采用1992年6月3日和2002年8月17日的Landsat 5的TM影像数据。对图像进行了图像校正与配准，采用的投影为高斯克吕格投影。选择2、3、4、6波段进行波段组合，并对图像作对线性拉伸增强处理，通过改变图像像元的亮度值来改变图像像元的对比图，从而达到改善图像质量的目的。
2.2 地表温度反演
Landsat TM的第6波段接收的是与地表温度高低相对应的强度不等的热红外辐射，所获取的TM数据是以灰度值（DN值）来表示的，DN值的取值范围为0-255，数值越大，亮度越大，表示地表热辐射强度越大，温度越高，反之亦然。
2.2.1 热红外图像的预处理
为了直观的看出城市下垫面的热岛效应，利用Erdas软件对1992年和2002年的两期TM影像的热红外波段（6波段）进行线性拉伸处理，再利用ArcGis软件中的ArcScene将处理后的图像做成三维的伪彩像（图1）。
从图2中容易看出城市下垫面的热岛效应，红色显示即为高温区，而水体的为低温区，颜色以蓝色显示。可以看出1992年到2002年总体趋势是由于城区的扩建，高温区也在在外面扩大，因为城市景观变化，草坪、灌木等植被的增加，使之前的高温区温度有所变化。
2.2.2 地表温度反演
本文采用的是Weng和Lu等参考Landsat卫星项目科学局提供的参数，将卫星影像DN值转化为地表温度的方法[4]。从TM热红外波段数据中求算地表温度包括以下三个过程：
首先将热红外波段（6波段）的DN值转化成光谱辐射值：
对TM：
然后将光谱值转化成卫星高度的量温值：
TB：卫星高度的亮温值，单位为K。
Lλ：光谱辐射值
K1：卫星发射前的常量，607.76mWcm-2sr-1μm-1。
K2：卫星发射前的常量，1260.56K。
以上的公式都是在假定大地是黑体全辐射的条件下成立的，因此根据真实地面情况对光谱发射率ε的校正就显得特别重要。
归一化植被指数（NDVI）的计算公式：
大气发射率ε的计算公式：
地表温度的计算公式：
其中：λ：11.5μm为发射光谱的波长，这里为常量。
ρ=h×c/σ这里为常量：1.438×10-2Mk
（σ：1.38×10-23J/K，为麦克斯韦常量；h：6.626×10-34Js，为普朗克常量；c：2.998×108m/s，为光速。）
经过上面公式的转化，将重庆市区1992年、2002年的TM影像的热红外图像像元灰度值（DN）反演成了地表温度。1992年7月的地面温度值分布范围为24.6～38.7℃，2002年8月的地面温度值分布范围为25.8～39.2℃。
2.2.3 温度标准化处理
由于所取遥感影像的时相不同，难于用其绝对亮温值来直接进行比较。为了能够利用不同时相的图像所反演的温度来研究城市热岛在时间上的变化,本研究采用了亮温标准化的方法,并设计了城市热岛比例指数以解决这一问题。鉴于热岛研究主要侧重的是下垫面温度相对强弱的空间分布特征,而时相的不同改变的只是亮温的强度(即亮温大小),并不改变亮温的空间分布。因此，尽管1992年和2002年图像的季节不同,我们仍可以通过对亮温进行标准化处理来比较1992年和2002年的亮温等级在空间分布上的不同,从而研究重庆市城市热岛在这10年中的格局变化。为此,我们分别对两时相的地面亮温进行标准化处理,将各自的亮温分布范围统一到0与1之间。标准化的公式如下:源于：论文格式模板www.808so.com
像像元灰度值（DN）反演成了地表温度。1992年7月的地面温度值分布范围为24.6～38.7℃，2002年8月的地面温度值分布范围为25.8～39.2℃。2.2.3温度标准化处理由于所取遥感影像的时相不同，难于用其绝对亮温值来直接进行比较。为了能够利用不同时相的图像所反演的温度来研究城市热岛在时间上的变化,本研究采用了亮温标准化的 WWw.808so.com 808论文查重
基于空间信息技术重庆市地表热环境遥感定量分析
更新时间：2024-02-03
作者：用户投稿
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