基于ETM遥感数据的城市热岛效应现状研究的解决方案

1、基于ETM+遥感数据的城市热岛效应现状研究的解决方案1. 引言城市热岛效应(Urban Heat Island Effect)是指城市中的气温明显高于外围郊区的现象。在近地面温度图上，郊区气温变化很小，而城区则是一个高温区，就像突出海面的岛屿，由于这种岛屿代表高温的城 市区域，所以就被形象地称为城市热岛。由于城市热岛效应，城市与郊区形成了一个昼夜相反的热力环流。 随着城市化进程的加快，我国城市热岛效应越来越明显，已成为影像城市可持续发展的八大环境问题之一。目前已有许多围绕城市热岛的研究，并随着RS和GIS手段的进步，学者们开始通过RS及GIS软40年的历件分析出城市热力环境状况信息，调查城市热

2、岛效应。至今遥感用于城市热到效应研究已有近 史。本方案以香港九龙及港岛部分地区为例，运用RS和GIS技术，利用ETM+影像，分析香港九龙及港岛地区热岛效应的分布及其与相应下垫面类型的对比关系，针对改善城市夏季酷暑环境及未来城市发展提 出建议，并展望了城市热岛效应的研究方向。Llzind 2LiUliEaL 7 ETM+融据EUad 4ILiiidS血ml hIt 差岸zK体損敌 (MN nwn阳一化越强!旨毅地衣褊吱.* 一M Lh岭厨逬 卜坤他件歸巾:g城市热岛效应现状及评价技术路线2. 数据准备及预处理DEM数据，以及ETM+两期影像，分别为1999年和2003年，对影像进行几何精校正。3

3、. 研究方法3.1地表温度计算根据史蒂芬-波尔茨曼定律，地物的辐射强度与温度的 4次方成正比，所以地物温度的微小差异就会 引起热红外辐射的明显变化。热红外波段（8-14卩m）是研究地表热辐射特性的一般窗口，该波段内太阳辐射能量很小，地物反射的太阳能量可忽略不记，故遥感在热红外波段内所响应的主要是地物本身的热辐射。本方案利用ETM+热红外亮温计算公式将第六波段影像灰度值转换成像元亮温值。由于大气辐射和地表热特性的影响，卫星高度的亮温与实际地表温度有较大差距。因此对于要求精度 较高的地面热量空间分析，需要进行精确的地温反演。本方案采用单通道算法计算地表温度。3.1.1像元灰度值转换为辐射亮度首先将

4、像元灰度值转换为大气上界传感器的辐射亮度，计算公式如下:L = 0.0370588 X DN + 3.2其中L为辐射亮度（W-m - 2 sr - 1 卩m-1），DN为像元灰度值。3.1.2辐射亮度转换为亮温值再利用ETM+的热红外亮温模式计算出像元的亮温值，公式如下:其中 K1=666.09(W-m - 2 sr -1 卩 m-1)，K2=1282.71(K)。3.1.3比辐射率反演由于研究区域有大量水体，因此本方案采用1996年Valor提出的使用NDVI计算植被覆盖率，从而推出比辐射率的计算方法。3.1.4地表温度反演式中，入为波段6的中心波长11.5卩m; P = h c/ b =

5、1.438 10-2mK （其中b为斯特潘-波尔茨曼 常数，h为普朗克常数，c为光速）;为比辐射率。3.2 土地利用类型分类遥感解译的LUCC数据为以遥感图像计算机屏幕人机交互直接判读为核心的全国土地利用遥感制图技术方案，同时采用基于遥感监测的土地利用/土地覆被分类系统，从而保证了遥感人工解译的精度。3.3回归分析通过遥感影像不同波段计算出 NDVI，MNDWI和NDBI等指数，并分别与地表温度进行回归分析。4. 模拟结果与分析基于以上分析，得到香港九龙及港岛地区城市热岛现状的结果并对结果进行分析。主要分析如下:研究区热岛效应的空间分布状况（图2）研究区热岛效应与下垫面性质的关系研究区热岛效应

6、与各指数之间的关系研究区热岛效应的发展趋势及改善措施d-jrli业応*I冷冲科7=14图2香港九龙及港岛地区 2003年城市热岛状况的空间分布出师表两汉：诸葛亮先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣 不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。诚宜开张圣听，以光 先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其 刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：愚 以为宫中之事

7、，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。能”，是以众议举宠为督:将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰 愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也； 亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。 先帝在时, 每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、 灵也。侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣, 愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉 屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。后值倾覆，受任于 败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。受命以来，夙夜忧叹，恐托付不效，以伤先帝之 明；故五月渡泸，深入不毛。今南方已定，兵甲已足，当奖率三军，北定中原，庶竭驽钝, 攘除奸凶，兴复汉室，还于旧都。此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。至于斟酌损益，进尽