DB61T1695-2023城市熱島效應(yīng)遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程

ICS13.020CCS Z11

DB61陜 西 省 地 方 標(biāo) 準(zhǔn)DB61/T1695—2023城市熱島效應(yīng)遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程Technicalregulationofurbanheatislandeffectmonitoringbyremotesensing2023202305-2520230625陜西省市場(chǎng)監(jiān)督管理局發(fā)布DB61/T1695—2023目 次前 言 II范圍 1規(guī)范性引用文件 1術(shù)語和定義 1一般要求 2城市熱島效應(yīng)遙感監(jiān)測(cè)流程和方法 2成果 4附錄A（資料性）附錄A遙感數(shù)據(jù)地表溫度計(jì)算方法 5附錄B（規(guī)范性）城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算流程 6IIDB61/T1695—2023前??言本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件由自然資源陜西省衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)中心提出。本文件由陜西省自然資源廳歸口。輕、陳春華、楊志東、趙鵬林、曹江濤、馬煜棟、王子垚、馮京輝。本文件由陜西省自然資源標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)負(fù)責(zé)解釋。本文件首次發(fā)布。聯(lián)系信息如下：?jiǎn)挝唬鹤匀毁Y源陜西省衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)中心電話址：陜西省西安市蓮湖區(qū)甜水井街66號(hào)郵編：710002IIIIDB61/T1695DB61/T1695—2023DB61/T1695DB61/T1695—2023PAGEPAGE1PAGEPAGE2城市熱島效應(yīng)遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程范圍本文件規(guī)定了城市熱島效應(yīng)遙感監(jiān)測(cè)和城市熱島效應(yīng)遙感監(jiān)測(cè)流程和方法。本文件適用于陜西省各相關(guān)單位開展城市熱島效應(yīng)監(jiān)測(cè)以及熱島效應(yīng)評(píng)估，可作為城市設(shè)計(jì)和規(guī)劃修編參考。規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。DZ/T0143-1994衛(wèi)星遙感圖像產(chǎn)品質(zhì)量控制規(guī)范GJB4036-2000星載遙感儀器紅外通道輻射定標(biāo)方法GB/T14950-2009攝影測(cè)量與遙感術(shù)語GB50137-2011城市用地分類與規(guī)劃建設(shè)用地標(biāo)準(zhǔn)HJ192-2015生態(tài)環(huán)境狀況評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1城市熱島效應(yīng)urbanheatislandeffect(UHI)城市因人類活動(dòng)釋放大量的人為熱、不透水面如建筑物和道路等高蓄熱體替代原有的可滲透土壤、植被、水體等自然地表等因素影響，造成城市“高溫化”。在近地面溫度圖上，郊區(qū)溫度變化很小，而城區(qū)則是一個(gè)高溫區(qū)，其形狀像突出海面的島嶼，稱為城市熱島。形成城市熱島效應(yīng)的主要因素有城市下墊面、人工熱源、水氣影響、空氣污染、綠地減少、人口遷徙等多方面的因素。3.2城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度urbanheatislandeffectintensity(UHII)城市熱島效應(yīng)的強(qiáng)度值，是評(píng)估熱島效應(yīng)現(xiàn)狀的數(shù)值化指標(biāo)。3.3城市熱島效應(yīng)反演urbanheatislandeffectrevision利用具有熱紅外波段的遙感數(shù)據(jù)，反演城市地表溫度，用地面實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)遙感反演的地表溫度進(jìn)行修正；從地表溫度空間差異獲取監(jiān)測(cè)區(qū)域地表溫度空間分布，確定不透水層地表與綠地、水體相對(duì)地表溫差分布，獲得熱島效應(yīng)強(qiáng)度的空間分布情況。3.4空間分辨率spatialresolution遙感影像上能夠識(shí)別的兩個(gè)相鄰地物的最小距離。[來源：GB/T14950-2009攝影測(cè)量與遙感術(shù)語]3.5時(shí)間分辨率temporalresolution時(shí)間分辨率是指在同一區(qū)域進(jìn)行的相鄰兩次遙感觀測(cè)的最小時(shí)間間隔。3.6地表溫度landsurfacetemperature(LST)地表溫度是指地面的溫度，太陽的熱能被輻射到達(dá)地面后，一部分被反射，一部分被地面吸收，是地面增熱，對(duì)地面的溫度進(jìn)行測(cè)量后得到的溫度。3.7地表亮度溫度landsurfacebrightnesstemperature（LSBT）地表亮度溫度又稱地表輻射溫度，是遙感傳感器在衛(wèi)星高度所觀測(cè)的熱輻射強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的溫度，包括大氣和地表對(duì)熱輻射傳導(dǎo)的影響，反映出與觀測(cè)物體具有相等輻射能量的黑體溫度。一般要求城市像元與農(nóng)村像元選取基于土地利用類型數(shù)據(jù)或遙感解譯獲得的城市像元與農(nóng)村像元。（GB50137-2011城市用地分類與規(guī)劃建設(shè)用地標(biāo)準(zhǔn)）遙感數(shù)據(jù)源的選擇遙感數(shù)據(jù)源的選擇10.4μm～12.5μm（單通道或多通道GF-5、ZY01-02E、Landsat-8TIRS、Sentinel-3SLSTRMODIS；影像云量的覆蓋率≤10%；選取衛(wèi)星數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)采用完整的原始數(shù)據(jù)；優(yōu)先采用最接近衛(wèi)星過頂時(shí)刻發(fā)布的輻射定標(biāo)系數(shù)。5城市熱島效應(yīng)遙感監(jiān)測(cè)流程和方法城市熱島效應(yīng)遙感監(jiān)測(cè)工作流程主要包括資料收集、數(shù)據(jù)處理、地表溫度反演、城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算、地面樣點(diǎn)布設(shè)與質(zhì)量控制、城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度分級(jí)等環(huán)節(jié)。其工作流程見圖1。圖1城市熱島效應(yīng)遙感監(jiān)測(cè)工作流程圖資料收集資料收集主要包含遙感數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)處理遙感數(shù)據(jù)的預(yù)處理包括輻射定標(biāo)、大氣校正與幾何校正等。（GJB4036-2000星載遙感儀器紅外通道輻射定標(biāo)方法）其他數(shù)據(jù)需要進(jìn)行信息化、格式統(tǒng)一和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等處理，確保成果的一致性。地表溫度反演宜采用輻射傳輸方程法計(jì)算地表溫度（見附錄Ａ），也可采用單通道法或分裂窗算法。城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算將研究區(qū)域內(nèi)的不透水層地面的平均地表溫度，分別與同一時(shí)間尺度的植被（與水體）的平均地表溫度進(jìn)行差值處理，獲取城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度，計(jì)算方法見附錄B。地面樣點(diǎn)布設(shè)與質(zhì)量控制在不同區(qū)域設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，選擇與衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)同步（或準(zhǔn)同步）的時(shí)間，進(jìn)行地表溫度與比輻射率監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的布設(shè)原則代表性樣方的選取以校正和驗(yàn)證遙感地表溫度精度為目的，原則上每一類土地利用類型至少要選擇3個(gè)樣地，每一個(gè)樣地至少保證在500m×500m范圍內(nèi)均值地表。選取的依據(jù)主要為高空間分辨衛(wèi)星遙感影像與地面核查資料。監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的布設(shè)方法（含人工建造水體監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及方法必測(cè)項(xiàng)目：地表溫度、地表比輻射率。1的要求。表1測(cè)定方法監(jiān)測(cè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)儀器地表溫度熱像儀監(jiān)測(cè)時(shí)間地面溫度觀測(cè)與遙感影像獲取時(shí)間差不應(yīng)超過±30min。質(zhì)量控制要求現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的地表溫度與遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果的平均偏差＜1.0℃，對(duì)≥1.0℃的需檢查過程并重新計(jì)算。若監(jiān)測(cè)面積較大時(shí)地面實(shí)驗(yàn)區(qū)域可對(duì)應(yīng)增加。（DZ/T0143-1994衛(wèi)星遙感圖像產(chǎn)品質(zhì)量控制規(guī)范）城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度分級(jí)(1)。192-2015生態(tài)環(huán)境狀況評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范）表2城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度分級(jí)因子分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)熱島強(qiáng)度UHII≤2.02.0<UHII≤3.03.0<UHII≤4.0UHII>4.0等級(jí)弱中等強(qiáng)極強(qiáng)制圖顏色藍(lán)色黃色橙色紅色十六進(jìn)制顏色碼#00BFFF#FFFF00#FF8C00#FF0000成果成果圖件成果圖件包括遙感影像圖和城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度分布圖。遙感影像圖圖件內(nèi)容由遙感影像底圖、城市用地和農(nóng)村用地邊界矢量、行政邊界矢量以及相關(guān)的圖飾圖例組成；城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度分布圖圖件內(nèi)容由地表溫度分布圖、監(jiān)測(cè)點(diǎn)位矢量圖、城市用地和農(nóng)村用地邊界矢量、行政邊界矢量以及相關(guān)的圖飾圖例組成。元數(shù)據(jù)歸檔影像數(shù)據(jù)文件類由原始遙感影像數(shù)據(jù)和成果數(shù)據(jù)組成，數(shù)據(jù)格式xxx.IMG、xxx.Tiff。城市矢量邊界、農(nóng)村矢量邊界、行政矢量邊界數(shù)據(jù)。6.2.3質(zhì)量控制文件類監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)記錄表和監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)分布圖矢量數(shù)據(jù)文件類城市矢量邊界、農(nóng)村矢量邊界、行政矢量邊界數(shù)據(jù)。6.2.3質(zhì)量控制文件類監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)記錄表和監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)分布圖附錄A（資料性）附錄A遙感數(shù)據(jù)地表溫度計(jì)算方法本規(guī)范性附錄給出了基于衛(wèi)星遙感熱紅外波段，采用輻射傳輸方程計(jì)算地表溫度的方法。主要數(shù)據(jù)來源可以為但不限于GF-5、ZY01-02D、Landsat-8TIRS、Sentinel-3SLSTR和MODIS。輻射傳輸方程法的基本原理是首先估計(jì)大氣對(duì)地表熱輻射的影響,然后把這部分大氣影響從衛(wèi)星高度上傳感器所觀測(cè)到的熱輻射總量中減去,從而得到地表熱輻射強(qiáng)度,再把這一熱輻射強(qiáng)度轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的地表溫度。首先利用定標(biāo)系數(shù)gain和offset將熱紅外輻射信息（DN）轉(zhuǎn)化為亮溫，(A.1)式中：

(A.2)，；是亮溫 是輻射亮度值 和 是與傳感器有關(guān)的預(yù)設(shè)常量亮溫可以通過地表比輻射率校正為地表溫度。，；式中：是發(fā)射波長(zhǎng)，是波爾茲曼常數(shù)，是普朗克常量，為光速。DB61/T1695—2023附錄B（規(guī)范性）城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算流程城市熱島強(qiáng)度可以用式（B.1、B.2、B.3）獲?。?/p>

(B.1)(B.2)(B.3)式中：——聯(lián)合城市區(qū)域的熱島強(qiáng)度，聯(lián)合城市區(qū)域?yàn)槎嗥谕恋乩脭?shù)據(jù)中建筑用地大于50%的用地聚合在一起的區(qū)域?！鞘袇^(qū)域的熱島強(qiáng)度，城市區(qū)域?yàn)槁?lián)合城市區(qū)域減去穩(wěn)定城市區(qū)域剩