中小城市地表温度空间分异及其与下垫面关系的遥感影像研究

以Landsat TM 影像为主要数据源,采用单窗算法反演河南省南阳市市区的地表温度。在GIS支持下,研究全区地表温度的空间分异特征,并探讨了地表温度与下垫面特征的关系。结果显示：研究区内高温斑块主要集中在仓储区和商业与公共服务区,该类区域过高的LST对城市环境有明显的负面影响;拦蓄河流所营造的水体是面积较大的低温斑块,对改善城市热环境和中小型城市拦蓄河流措施有一定意义;研究区内LST的空间自相关性在不同方向上有明显差别,东-西方向和东北-西南方向上空间自相关的范围较大,这种格局与区内水体走向有关;地表温度与道路密度指数呈明显正相关。提出中小城市可在仓储用地和交通发达地段周边规划绿地和水体,以抑制热岛呈大面积连片分布。     

沈阳市区土地利用类型与地表温度关系研究

利用2010年8月Landsat TM数据计算沈阳市三环内地表温度(Land Surface Temperature,LST),基于目视解译与监督分类结合的方法将研究区划分为建筑用地、绿地、农田、弃地、道路和水体6类土地利用类型;以城市中心点为原点,分析城市中心不同距离圆环的LST及其与土地利用类型配置的关系,采用多元线性回归法和偏最小二乘回归法建立LST预测模型,并进行模型验证。结果表明:沈阳市区建筑用地、绿地、农田、道路和中心城区的平均LST均随着距中心原点的距离增加而减小;同一级别缓冲区内,建筑和道路的LST较高,水体的LST最低。城市的"摊饼"式发展,也造成了增强热岛效应的建筑用地和道路面积百分比随着距中心原点距离的增加逐渐降低。研究区范围内最主要的土地利用类型为建筑用地,其次为道路。对比分析表明,多元线性回归法和偏最小二乘回归法建立的模型均能较好的预测LST,采用偏最小二乘回归方法对沈阳地区土地利用类型与LST进行回归分析效果更理想。     

气象探测环境等级评估方法及应用

利用1990,1994,2000,2005,2011,2013年夏季北京地区Landsat卫星资料、2009年数字高程资料计算气象站周边景观指标参数,结果表明:土地利用类型、气象站周边景观指数、建筑物高度及天空可视因子等参数能对气象探测环境的结构配置信息以数字化方式呈现。此外,景观指标参数和气象要素相关分析表明:对气温变化影响较大的景观指标参数主要有城镇面积、水体面积、最大斑块指数、最大斑块占城镇面积比例、蔓延度指数、平均分维数和天空可视因子。对绝对湿度影响较大的景观指标参数为城镇面积、水体面积、最大斑块指数、最大斑块占城镇面积比例、蔓延度指数、聚集度指数和天空可视因子。对小风占比影响较大的景观指标参数仅为水体面积、最大斑块指数和最大斑块占城镇面积比例。基于以上统计结果,提出了一套对探测环境进行评估的方法——景观指标评估法。利用该方法对北京市15个国家级地面气象观测站进行评估,结果表明:周围环境对观测资料影响程度最小的站为怀柔站;环境影响最大的站为丰台站、朝阳站。     

1984—2014年北京地区不透水地表的时空变化及其温度效应研究

研究城市地表覆盖与地表温度（LST）的关系对改善城市生态环境具有重要科学意义。在Landsat TM数据支持下,利用线性光谱混合分析模型提取不透水地表信息,结合LST和地表热通量,分析不透水地表覆盖度（ISA）和LST的时空变化特征及其相互关系,探讨不透水地表对LST的影响机理。结果表明:1984—2014年北京不透水地表面积迅速增长,中覆盖度比例下降,高覆盖度比例增加;LST从市中心向郊区递减,高温区向外扩张;LST和ISA呈显著正相关,但不是简单的线性关系;ISA处于0.6~0.9时LST上升速率最快,减少ISA在此范围内的不透水地表集中分布可缓解高温区集中的现象。     

近10年青藏高原景观的斑块特征分析

本文以青藏高原地区2000年的土地覆盖数据和1999~2007年的NDVI数据为基础,在ERDAS和GIS软件的支持下,计算得到青藏高原地区1999~2007年的景观分布图,利用景观格局分析软件FRAGSTATS3.3,计算得到青藏高原区域的景观格局与分布特征。对计算结果的分析表明:1999~2007年间青藏高原地区森林和草地的斑块数目在降低,但是森林面积在增加,而草地面积在减小;积雪的斑块数目和斑块面积都呈减少趋势;荒漠景观的面积在减少,但是其斑块数目增加,青藏高原的荒漠化面积得到控制;草地景观在研究区域内占绝对优势,森林景观有较高的连通性和大块聚集分布特征,荒漠、积雪和水体景观的分布的连通性和聚集性比较差;景观多样性指数呈逐渐增大趋势,区域景观类型增多或景观类型多样化增加。从青藏高原景观的斑块特征来看,最近10年高原地区的生态环境有变好的趋势。      

2000~2011年黄河上游地区景观格局变化研究——以青海省海南州为例

通过采用2000和2011年TM遥感影像资料,选用多种景观格局分析方法分别从景观格局变化特征、转化特征、破碎度及多样性特征等方面研究了海南州近11年地表景观格局变化。研究结果表明:(1)草地是整个海南州地区最主要的景观类型,2000~2011年耕地、林地、人工用地和未利用土地均增加,草地和水域面积均减少。近11年景观类型斑块总数增加1155个。各种景观类型在空间分布上差异性较大;(2)2000~2011年海南州景观转化总面积为2022.13km2,转化面积最多的是草地,最少的是人工用地。2000年向2011年所转化的各类型景观中,草地的贡献率最高;(3)从斑块类型和景观尺度分别来看,2000~2011年海南州景观受到的干扰程度和破碎化程度在增加,景观空间的异质性程度在增大,团聚程度降低,多样性和优势度也显著降低。     

鞍山大麦科自然保护区景观格局分析

本利用不同的景观格局指数对鞍山大麦科自然保护区12种景观类型的斑块数特征、面积特征、周长特征和形状特征进行了景观格局分析，比较了自然景观、半自然景观和人工景观的异质性指数特征。结果表明，各类斑块形状复杂程度较为接近，水域和灌丛斑块形状较湿草甸、阔叶林和针叶林斑块形状简单；菜地和未利用土地破碎化程度较阔叶林和居民点破碎化程度高；自然景观多样性最高，总体上随着人类干扰的加重，景观多样性降低，破碎度升高；半自然景观均匀度最高，其次为自然景观．人工景观最低：优势度顺序相反。     

西藏林芝地区混合像元MODIS地表温度产品验证

西藏林芝地区地形复杂、土地覆盖类型多样,MODIS地表温度 (land surface temperature,LST) 产品验证面临处理混合像元的难题,为获得与像元尺度 (1 km) 相匹配的地表温度数据,该文提出采用多点同时观测结合面积加权的方法,将该方法应用于验证林芝地区2013年6月10日夜间晴空MODIS/LST产品。结果显示:单点观测对像元的代表性不足,容易低估产品精度 (10个样本均方根误差为2.2 K),面积加权法可获得综合性更好的地面LST信息,对MODIS/LST产品的精度给出更高的评价 (30个样本均方根误差为1.40 K)。对于地表类型混杂程度高且地势较为平坦的像元,面积加权法的优势更为明显,可将卫星LST产品与地面LST之间的差异由3 K降至1 K以内。     

我国利用MODIS数据反演陆面温度的研究进展

陆面温度(LST)是区域和全球尺度地表物理过程中的一个和能量交换的重要参数.因精确反演LST具有一定的难度,因此反演LST成为当今研究的热点之一.现较详尽地介绍目前常用的利用MODIS数据反演LST的算法推广的分裂窗算法,白天/夜间LST算法、单窗算法,并阐述了各种算法的研究概况,并针对其研究进展情况进行讨论分析,提出相应观点.     

基于遥感影像的都昌县土地利用变化及城市热岛分析

以都昌县为研究区,利用Landsat 8遥感影像为数据资料,采用监督分类法对研究区的土地利用信息进行解译,采用辐射传输方程法反演研究区的地表温度,分析研究区的土地利用信息和城市热岛变化特征,探究两者之间的联系。结果表明：（1）2013—2021年研究区水域、建设用地面积不断增加;耕地面积先减后增,总体呈减少趋势;绿地面积不断减少;未利用地面积先增后减少,总体呈减少趋势。（2）2013—2021年研究区强冷岛区、冷岛区和中间区的面积增多,热岛区和强热岛区面积减少。（3）改进后的归一化差异水体指数、归一化植被指数与地表温度成负相关,植被和水体对城市热环境具有一定的降温调控作用。（4）水域的地表温度均最低,其次分别为绿地、耕地和建设用地,而未利用地的地表温度最高。     

基于ETM＋遥感影像反演不同土地利用类型地表温度的研究

采用Landsat7 ETM＋为基本数据源,运用3种算法（大气辐射传输方程RTE、Qin等单窗算法和Jimenez—Munoz＆Sobrino普适性单通道算法）定量反演了黄河三角洲部分地区的地表温度（land surface temperature,LST）,并进行了不同算法反演结果的差值比较：以RTE反演结果为标准,在大气水汽含量较低时,Qin等单窗算法和JM＆S普适性单通道算法精度较高,与RTE的反演结果相差均在1K以内;在大气水汽含量较高时,Qin等单窗算法在采用地面气象资料估算水汽含量条件下仍保持较高的精度,比RTE反演结果平均偏小0．95K;而根据估算的大气水汽含量进行反演的JM＆S普适性单通道算法的反演偏差比Qin等单窗算法要大,达到1．94K,但JM＆S普适性单通道算法根据实测的大气水汽含量得到的反演结果要略优于Qin等单窗算法,比RTE结果偏大0．67K。同时计算了经过6s模式校正后归一化植被指数（INDV）,然后利用GIS中的空间分析功能,分析LST、INDV在不同土地利用类型之间的差异以及二者之间的定量关系。发现研究区内,就所有土地利用类型而言,平均LST和INDV之间存在显著的负相关关系;对于各种土地利用类型,这种相关关系也存在．但相关程度不同。     

卫星遥感藏北高原非均匀陆表地表特征参数和植被参数

卫星遥感在研究青藏高原北部地区(藏北高原地区)非均匀陆表地表特征参数和植被参数时有其独到的作用.作者提出了基于NOAA-14 AVHRR资料推算藏北高原地区地表特征参数和植被参数的方案,并把其用于全球能量水循环之亚洲季风青藏高原试验(GAME/Tibet)试验区.同时利用3个景的NOAA-14 AVHRR资料进行了分析研究,得到了一些有关藏北地区非均匀地表的区域地表特征参数(地表反射率、地表温度)和植被参数(INDV、植被覆盖度和叶面指数ILA).     

Assessing Drought Conditions in Cloudy Regions Using Reconstructed Land Surface Temperature

Temperature vegetation dryness index (TVDI) in a triangular or trapezoidal feature space can be calculated from the land surface temperature (LST) and normalized difference vegetation index (NDVI), and has been widely applied to regional drought monitoring. However, thermal infrared sensors cannot penetrate clouds to detect surface information of sub-cloud pixels. In cloudy areas, LST data include a large number of cloudy pixels, seriously degrading the spatial and temporal continuity of drought monitoring. In this paper, the Remotely Sensed Daily Land Surface Temperature Reconstruction model (RSDAST) is combined with the LST reconstructed (RLST) by the RSDAST and applied to drought monitoring in a cloudy area. The drought monitoring capability of the reconstructed temperature vegetation drought index (RTVDI) under cloudy conditions is evaluated by comparing the correlation between land surface observations for soil moisture and the TVDI before and after surface temperature reconstruction. Results show that the effective duration and area of the RTVDI in the study area were larger than those of the original TVDI (OTVDI) in 2011. In addition, RLST/NDVI scatter plots cover a wide range of values, with the fitted dry-wet boundaries more representative of real soil moisture conditions. Under continuously cloudy conditions, the OTVDI inverted from the original LST (OLST) loses its drought monitoring capability, whereas RTVDI can completely and accurately reconstruct surface moisture conditions across the entire study area. The correlation between TVDI and soil moisture is stronger for RTVDI (R = −0.45) than that for OTVDI (R = −0.33). In terms of the spatial and temporal distributions, the R value for correlation between RTVDI and soil moisture was higher than that for OTVDI. Hence, in continuously cloudy areas, RTVDI not only expands drought monitoring capability in time and space, but also improves the accuracy of surface soil moisture monitoring and enhances the applicability and reliability of thermal infrared data under extreme conditions.     

FY-3A陆表温度反演及高温天气过程动态监测

采用FY-3A/VIRR数据,利用Becker局地分裂窗改进算法反演得到逐日陆表温度 (LST), 对2009年一次高温天气过程进行动态监测, 并分析不同下垫面的热环境变化。结果显示:此过程中可见光红外扫描辐射计 (VIRR) 陆表温度产品在敦煌辐射校正场地两次验证的误差为-0.17 K和1.77 K,与同时间过境的MODIS产品均方根误差为2.64 K,直方图对比陆表温度的频数分布基本一致;对高温天气过程监测发现,此次出现以华北的石家庄、郑州、北京等地和西北地区东部的西安等地为中心的两个陆表温度高值区, 部分地区达到了320.2 K以上;城市剖面资料证实城市热岛现象存在,并发现工矿用地的热岛效应不容忽视,主要是大面积的工矿用地周围植被破坏严重,地表增温更为显著。     

GMS 5反演中国几类典型下垫面晴空地表温度的日变化及季节变化

文中利用单时相双光谱分裂窗算法以GMS 5/VISSR红外资料反演地表温度,揭示了中国几类典型下垫面晴空地表温度的日变化及季节变化特征.塔里木盆地、青藏高原、浑善达克沙地、华北平原北部、华南部分地区因地表反射率、土壤含水量、受太阳辐射影响程度不同等地表温度季节变化差异很大,月平均地表温度日较差一年内基本上呈双峰双谷型.作为比较,东亚部分陆地的地表温度与台湾海峡南部、黄海的海表温度及其日变化、季节变化一并进行了分析.塔里木盆地、浑善达克沙地不仅具有强烈的日变化,而且季节变化也显著.2000年两地月平均地表温度日较差最大值超过30 K,浑善达克沙地的年较差高达58.50 K.青藏高原地表温度季节变化小于东亚部分陆地、塔里木盆地、浑善达克沙地,但该区日变化幅度在所研究几个区中最大,2000年年平均日较差达28.05 K.文中将研究时段扩充到1998～2000年后揭示了连续三年地表温度及其日变化的年际变化特征.所获得这几类地表温度的变化特征与量值对于气候与辐射收支研究以及推测地表状况会有一定参考价值.     

Diurnal and Seasonal Variation of Clear-Sky Land Surface Temperature of Several Representative Land Surface Types in China Retrieved by GMS-5

The retrieved results in this paper by GMS-5/VISSR thermal infrared data with single time/dual channel Split-Window Algorithm reveal the characteristics of diurnal and seasonal variation of clear-sky land surface temperature (LST) of several representative land surface types in China,including Tarim Basin,Qinghai- Tibetan Plateau,Hunshandake Sands,North China Plain,and South China.The seasonal variation of clear-sky LST in above areas varies distinctly for the different surface albedo,soil water content,and the extent of influence by solar radiation.The monthly average diurnal ranges of LST have two peaks and two valleys in one year.The characteristics of LST in most land of East Asia and that of sea surface temperature (SST) in the south of Taiwan Strait and the Yellow Sea are also analyzed as comparison.Tarim Basin and Hunshandake Sands have not only considerable LST diurnal cycle but also remarkable seasonal variation. In 2000,the maximum monthly average diurnal ranges of LST in both areas are over 30 K,and the annual range in Hunshadake Sands reaches 58.50 K.Seasonal variation of LST in the Qinghai-Tibetan Plateau is less than those in East Asia,Tarim Basin,and Hunshandake Sands.However,the maximum diurnal range exists in this area.The yearly average diurnal range is 28.05 K in the Qinghai-Tibetan Plateau in 2000.The characteristics of diurnal,seasonal,and annual variation from 1998 to 2000 are also shown in this research. All the results will be valuable to the research of climate change,radiation balance,and estimation for the change of land surface types.     

基于MODIS数据的金塔绿洲地表温度反演

地表温度(LST)是气象、水文、生态等研究领域中的一个重要参数.本文对MODIS数据的分裂窗算法进行了简要的介绍,并利用MODIS数据计算反演了地表温度所需的关键参数:大气透过率和地表比辐射率,然后运用分裂窗算法反演了金塔绿洲地区的地表温度,并与地面实测数据进行了对比分析.结果表明,这一方法能获得较合理的地表温度,符合金塔绿洲的实际地表状况.