利用RS与GIS技术进行城市热岛效应动态变化分析文献综述

 2021-10-28 20:30:25

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一.研究背景和意义城市化进程引起的地表和大气特性的改变导致城市区域气候要比郊区温暖,称之为热岛效应[1]。

热岛效应与城市下垫面的改变,大气污染,植被覆盖以及人工废热的排放均有关,它是城市气候最明显的特征之一,反映了城市面积扩大对区域环境的影响。

热岛效应的强弱很大程度上反映了城市生态环境的质量,因此热岛效应成为国内国家森林城市和国家园林城市评价的重要指标[7]。

所以正确分析城市的热岛效应可以为提高城市环境质量提供基本信息。

二.研究现状 目前已有许多学者围绕城市热岛进行了多方面的研究取得了不少进展:在城市热岛与城市绿地率和绿地的分布关系方面进行了大量研究;在城市化进程对热岛效应加剧的影响上进行了定量研究;在城市热岛的生态环境效应进行了大量研究,这些研究都取得了一些进步,此外还有学者利用各种模型对热岛效应进行了分析研究[3]。

随着遥感和GIS手段的进步,有些学者开始研究利用遥感图像在GIS软件和遥感图像处理软件的帮助下分析出城市热力环境状况信息,调查城市热岛效应,目前对于国内城市也已经有了很多研究,比如北京,上海,武汉,东莞,哈尔滨等。

研究方法大致可分为两类:①通过对城市和郊区历年气象资料的变化分析来确定城市热岛效应的现状与动态。

②利用航空与航天遥感数据资料,通过计算机技术来分析城市热岛的空间特征及其变化过程[11]。

本毕业设计研究的是采用第二种方法研究城市热岛效应,已有的研究方法主要是使用Landsat遥感数据,根据研究热岛效应的影响因素的不同会采用不同的方法,在研究土地覆盖信息对热岛效应的影响时,方法是先进行数据源预处理,即修正该影像由于地球自传、大气折射、地形起伏、传感器姿态变化等多种因素的影响,再进行土地覆盖分类,即将土地覆盖物按照类型的不同进行划分,比如有植被,建筑,水体等,再反演计算亮温,亮度温度是地表温度,地表比辐射率,大气温度以及大气透过率等因素综合的体现,也可加一步反演出更准确的地表温度,最后对结果进行分析和讨论,分析方法有剖面线分析法,网格分析法,回归方程法等;在研究总悬浮颗粒物(TSP)对城市热岛效应的影响时,是先利用散射的知识进行污染程度等级划分,再利用普朗克公式计算地面亮温,再将geotif格式的城市地形图和上两步得出的影像叠加,最后计算下垫面亮温,划分热场等级,进行热场分析。

研究其他因素对城市热岛效应的影响可相应选择其他的方法,在目前已有研究中最常用的方法就是上述第一种方法,在这种方法中反演温度的方法有很多种,有的学者用地面亮温代替地表温度研究热岛效应,在计算温度时采用的模型也各不相同,具体的方法有:①用ASTER的三个TES算法模块,逐步计算出各波段的比辐射率,用普朗克定律计算地表温度,迭代计算[11];②用Planck方程或近似式求得相应的像元亮度温度,用ERDAS建模反演出亮温图[7];③普适性单通道算法[10];④单窗算法模型[9]等,目前还无法比较各种方法的精度,后期会进一步研究,选择合适的方法。

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