基于ETM遙感數(shù)據(jù)的城市熱島效應(yīng)現(xiàn)狀研究的解決方案

1、基于ETM+遙感數(shù)據(jù)的城市熱島效應(yīng)現(xiàn)狀研究的解決方案1. 引言城市熱島效應(yīng)(Urban Heat Island Effect)是指城市中的氣溫明顯高于外圍郊區(qū)的現(xiàn)象。在近地面溫度圖上，郊區(qū)氣溫變化很小，而城區(qū)則是一個高溫區(qū)，就像突出海面的島嶼，由于這種島嶼代表高溫的城 市區(qū)域，所以就被形象地稱為城市熱島。由于城市熱島效應(yīng)，城市與郊區(qū)形成了一個晝夜相反的熱力環(huán)流。 隨著城市化進程的加快，我國城市熱島效應(yīng)越來越明顯，已成為影像城市可持續(xù)發(fā)展的八大環(huán)境問題之一。目前已有許多圍繞城市熱島的研究，并隨著RS和GIS手段的進步，學(xué)者們開始通過RS及GIS軟40年的歷件分析出城市熱力環(huán)境狀況信息，調(diào)查城市熱

2、島效應(yīng)。至今遙感用于城市熱到效應(yīng)研究已有近 史。本方案以香港九龍及港島部分地區(qū)為例，運用RS和GIS技術(shù)，利用ETM+影像，分析香港九龍及港島地區(qū)熱島效應(yīng)的分布及其與相應(yīng)下墊面類型的對比關(guān)系，針對改善城市夏季酷暑環(huán)境及未來城市發(fā)展提 出建議，并展望了城市熱島效應(yīng)的研究方向。Llzind 2LiUliEaL 7 ETM+融據(jù)EUad 4ILiiidS血ml hIt 差岸zK體損敵 (MN nwn陽一化越強!旨毅地衣褊吱.* 一M Lh嶺廚逬 卜坤他件歸巾:g城市熱島效應(yīng)現(xiàn)狀及評價技術(shù)路線2. 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備及預(yù)處理DEM數(shù)據(jù)，以及ETM+兩期影像，分別為1999年和2003年，對影像進行幾何精校正。3

3、. 研究方法3.1地表溫度計算根據(jù)史蒂芬-波爾茨曼定律，地物的輻射強度與溫度的 4次方成正比，所以地物溫度的微小差異就會 引起熱紅外輻射的明顯變化。熱紅外波段（8-14卩m）是研究地表熱輻射特性的一般窗口，該波段內(nèi)太陽輻射能量很小，地物反射的太陽能量可忽略不記，故遙感在熱紅外波段內(nèi)所響應(yīng)的主要是地物本身的熱輻射。本方案利用ETM+熱紅外亮溫計算公式將第六波段影像灰度值轉(zhuǎn)換成像元亮溫值。由于大氣輻射和地表熱特性的影響，衛(wèi)星高度的亮溫與實際地表溫度有較大差距。因此對于要求精度 較高的地面熱量空間分析，需要進行精確的地溫反演。本方案采用單通道算法計算地表溫度。3.1.1像元灰度值轉(zhuǎn)換為輻射亮度首先將

4、像元灰度值轉(zhuǎn)換為大氣上界傳感器的輻射亮度，計算公式如下:L = 0.0370588 X DN + 3.2其中L為輻射亮度（W-m - 2 sr - 1 卩m-1），DN為像元灰度值。3.1.2輻射亮度轉(zhuǎn)換為亮溫值再利用ETM+的熱紅外亮溫模式計算出像元的亮溫值，公式如下:其中 K1=666.09(W-m - 2 sr -1 卩 m-1)，K2=1282.71(K)。3.1.3比輻射率反演由于研究區(qū)域有大量水體，因此本方案采用1996年Valor提出的使用NDVI計算植被覆蓋率，從而推出比輻射率的計算方法。3.1.4地表溫度反演式中，入為波段6的中心波長11.5卩m; P = h c/ b =

5、1.438 10-2mK （其中b為斯特潘-波爾茨曼 常數(shù)，h為普朗克常數(shù)，c為光速）;為比輻射率。3.2 土地利用類型分類遙感解譯的LUCC數(shù)據(jù)為以遙感圖像計算機屏幕人機交互直接判讀為核心的全國土地利用遙感制圖技術(shù)方案，同時采用基于遙感監(jiān)測的土地利用/土地覆被分類系統(tǒng)，從而保證了遙感人工解譯的精度。3.3回歸分析通過遙感影像不同波段計算出 NDVI，MNDWI和NDBI等指數(shù)，并分別與地表溫度進行回歸分析。4. 模擬結(jié)果與分析基于以上分析，得到香港九龍及港島地區(qū)城市熱島現(xiàn)狀的結(jié)果并對結(jié)果進行分析。主要分析如下:研究區(qū)熱島效應(yīng)的空間分布狀況（圖2）研究區(qū)熱島效應(yīng)與下墊面性質(zhì)的關(guān)系研究區(qū)熱島效應(yīng)

6、與各指數(shù)之間的關(guān)系研究區(qū)熱島效應(yīng)的發(fā)展趨勢及改善措施d-jrli業(yè)応*I冷沖科7=14圖2香港九龍及港島地區(qū) 2003年城市熱島狀況的空間分布出師表兩漢：諸葛亮先帝創(chuàng)業(yè)未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此誠危急存亡之秋也。然侍衛(wèi)之臣 不懈于內(nèi)，忠志之士忘身于外者，蓋追先帝之殊遇，欲報之于陛下也。誠宜開張圣聽，以光 先帝遺德，恢弘志士之氣，不宜妄自菲薄，引喻失義，以塞忠諫之路也。宮中府中，俱為一體；陟罰臧否，不宜異同。若有作奸犯科及為忠善者，宜付有司論其 刑賞，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使內(nèi)外異法也。侍中、侍郎郭攸之、費祎、董允等，此皆良實，志慮忠純，是以先帝簡拔以遺陛下：愚 以為宮中之事

7、，事無大小，悉以咨之，然后施行，必能裨補闕漏，有所廣益。能”，是以眾議舉寵為督:將軍向?qū)?，性行淑均，曉暢軍事，試用于昔日，先帝稱之曰 愚以為營中之事，悉以咨之，必能使行陣和睦，優(yōu)劣得所。親賢臣，遠小人，此先漢所以興隆也； 親小人，遠賢臣，此后漢所以傾頹也。 先帝在時, 每與臣論此事，未嘗不嘆息痛恨于桓、 靈也。侍中、尚書、長史、參軍，此悉貞良死節(jié)之臣, 愿陛下親之、信之，則漢室之隆，可計日而待也臣本布衣，躬耕于南陽，茍全性命于亂世，不求聞達于諸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉 屈，三顧臣于草廬之中，咨臣以當(dāng)世之事，由是感激，遂許先帝以驅(qū)馳。后值傾覆，受任于 敗軍之際，奉命于危難之間，爾來二十有一年矣。先帝知臣謹(jǐn)慎，故臨崩寄臣以大事也。受命以來，夙夜憂嘆，恐托付不效，以傷先帝之 明；故五月渡瀘，深入不毛。今南方已定，兵甲已足，當(dāng)獎率三軍，北定中原，庶竭駑鈍, 攘除奸兇，興復(fù)漢室，還于舊都。此臣所以報先帝而忠陛下之職分也。至于斟酌損益，進盡