遥感技术在城市热岛研究中的应用.pptxVIP

遥感技术在城市热岛研究中的应用;内容提要;一、绪论;研究背景;研究目标;城市热岛的概念;城市热岛的成因;城市热岛研究的主要方法;城市热岛研究的主要内容;二、地表温度反演;城市热岛研究的主要遥感数据源;城市热岛研究的遥感数据源特性;地表温度反演算法;2. Qin et al.单窗算法 ;;单波段地表温度 (LST)反演的三种算法比较;分窗算法 分窗算法(或劈窗算法)是以卫星观测到的热辐射数据为基础，利用大气在两个波段上的吸收率不同来去除大气影响，并用这两个波段辐射亮温的线性组合来计算地表温度。热红外波段的“劈窗技术”是在光谱信息上开展深入开拓的有效方法。 目前，在所有的反演地面温度的方法中，分窗算法得到了非常广泛的应用(覃志豪等，2001)。以AVHRR数据为例，根据Planck热辐射函数，将AVHRR的两个热通道(即通道4和通道5)数据转化为相应的亮度温度，然后通过亮度温度来演算地表温度，它来源于对地表热传导方程的求解。分窗算法的基本公式: 式中TS是地表温度，a和b是参数，T4和T5分别是AVHRR热通道4和通道5的亮度温度。TS、T4和T5的单位是绝对温度(K)。系数a和b分别取决于大气条件和地表比辐射率。而且这种线性经验公式有时也有误差，所以大气水气含量的影响在非线性的二次方程中得到体现 . 分窗算法的另一常用表达式为: ;多角度算法 假设大气在水平方向上是均匀的，多角度方法利用了同一目标在不同的观测角度下大气对地表辐射吸收率差异。多角度观测可以是同一卫星在不同角度观测，也可以是不同卫星同时对一个目标观测。1991年ATSR是第一个能够双角度观测的卫星传感器，它的近星下点观测角度是0-22°，前向观测角度小于55°.假设观测天顶角60°时，比辐射率随角度变化量可以忽略，Prata(1993)对双角度技术做了深入的讨论。Sobrino et al.(1996)提出了一种改进型双角度算法： 其中n,f表示星下点和前向观测，a0，a1,a2表示为： ; 散射投射率可近似为天顶角约为53°时的未直射投射率，τ53是用来考虑和简化反射的影响。在8~13μm光谱范围内常温条件下，利用泰勒展开式，方程可近似为： 其中 Sobrino et al.(1996)认为在不考虑遥感数据本身误差情况下，这种方法计算海面温度(SST)标准差可达0.23K，他们的结果还显示如果均质地表比辐射率的角度变化和光谱变化在同一数量级时，这种方法比分窗算法效果好。然而除了假设大气在水平方向上均质外，这种方法还要求其中的一个观测角度要经过一个长得多的大气路径，否则这种算法就不适用(Prata, 1993)，而且，还需要知道地表比辐射率随角度变化量。Sobrino Cuenca(1999)的实验表明比辐射率随着观测角度的增加而减小(水面的角度变化性最大)，当角度30°时，比辐射率的角度变化性更大。 ;三、北京市热岛效应分析;ETM+数据的温度反演;;;ASTER数据的温度反演;2.转化成亮度温度的方程式： 该方程中c1=1.1911×108，c2=1.439×104，λi为这五个波段的中心波长，分别为8.3μm，8.65μm，9.1μm，10.6μm，11.3μm。;北京市热岛效应分析、评价;1999.7.1;1999.7.1(夏季)北京城区(东城、西城、宣武、崇文)、近郊(昌平)、远郊(密云)热场分析;2003.2.18;2003.2.18(冬季)北京城区(东城、西城、宣武、崇文)、近郊(昌平)、远郊(密云)热场分析;四、改善城市热岛效应的建议和措施