基于地表组分温度的南京市城市热岛特征研究

摘要

城市化的快速推进，一方面给现代的中国带来进步与繁荣，一方面也引发了严重的环境问题，城市的急剧发展导致城市下垫面的结构和类型都发生了巨大的变化，由此引发的城市热岛效应已经成为一个跨学科跨领域的问题。而遥感作为了解地表信息的有效手段，通过相关算法可以获取地表温度，为城市热岛效应研究提供具有时空精度的地表信息，满足城市热岛时空动态的观测分析与要求。组分温度反演抛弃了以往同温均匀像元这一理想假设，尝试以不同的模型来描述地表在亚像元尺度的复杂结构，因而更接近自然地表的真实状况，因此可以更准确的研究城市热岛效应。本次研究区域为江苏省南京市，南京市作为长江三角洲地区的政治、经济、文化方面的中心城市，近20年来发展尤为迅速，在经济发展的不断推进下，城区范围不断向外扩张，热岛效应变化明显，因此选用南京作为热岛效应研究区具有重要意义和研究价值。本次研究作者选用了四期Landsat影像作为主要数据源，采用基于混合像元分解的算法对Landsat影像实行地表温度反演，并对比反演结果进行精度评价，借助统计学方法进一步分析不透水层和地表温度的相关联系。基于组分温度研究区南京城市热岛区域，在热岛空间格局变化上使用景观生态学的方法，通过景观指数的计算，从斑块类型水平和景观水平两方面选取景观指数分析近20年南京市热岛景观格局的演变特征，从而取得了如下成果和认识: (1)使用基于混合像元分解算法对研究区地表温度进行反演得到不透水层、植被和水体三组温度，对地表组分温度结果进行对比分析和精度验证。研究结果表明组分温度总体流程已经可以完成，而基于组分温度的研究分析可以更加精确表现出地表温度的特点，反映像元的真实情况。 (2)基于组分温度中的不透水层温度对南京市中心城区进行统计与研究，在相关地学软件中通过温度差值分级法研究城市热岛的分布格局与变化特征，结果表明越接近城市中心，热岛区面积比例越来越大;越远离城市中心，低温区和次中温区的分布越广，南京市近20年来热岛面积不断增长，呈现上升趋势。 (3)基于生态学景观指数相关知识分析和研究城市热环境空间格局，发现热岛景观斑块总数与密度呈上升趋势，其中对热岛效应影响更大的高等级热岛类型斑块的面积、比例、斑块个数、密度及斑块个体的平均面积总体均呈上升趋势，整个热岛景观的斑块形状趋向复杂，但是在热岛景观面积上各类型间的分配逐渐趋于均匀。

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摘要

第一章引言

1．1研究背景与意义

1．2城市热岛研究现状

1．2．1热岛的形态和结构

1．2．2热岛的格局特征与变化

1．2．3热岛的变化机制

1．3组分温度反演研究现状

1．3．1热红外多角度数据

1．3．2单角度多光谱数据

1．4研究内容、方法与技术路线

1．4．1研究内容

1．4．2研究方法

1．4．3技术路线

2．1．1研究范围

2．1．2自然地理条件

2．1．3社会经济条件

2．2数据源

2．2．1遥感数据

2．2．2其它数据

2．3数据预处理

2．3．1大气校正

2．3．2辐射定标

第三章地表温度反演理论与方法

3．1温度反演理论基础

3．2温度反演算法

3．2．1大气校正

3．2．2单通道算法

第四章南京城市组分温度反演

4．1组分温度的反演意义与流程

4．1．1反演意义

4．1．2反演流程

4．2组分温度反演

4．2．1纯净端元提取

4．2．2混合像元分解

4．3反演结果及精度分析

4．3．1反演结果

4．3．2精度分析

第五章南京城市热岛分析

5．1城市热岛强度分级

5．1．1热岛常见分级模式

5．1．2不透水层与热岛相关性

5．1．3城市热岛分级结果

5．2城市热岛空间分布分析

5．3改善城市热岛效应的措施

6．1主要结论

6．2创新点

6．3问题与展望

致谢

参考文献

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