基于低空热红外遥感的区域地表温度分布研究

遥感已成为获取和记录生态环境信息的主要方法,其中热红外遥感已被运用于城市领域的多个方面。由于遥感平台的限制,针对城市的热红外遥感研究中同时具有较高分辨率并且覆盖较大面积的研究较少。为了在广州开展此类研究,华南理工大学建筑节能研究中心自主研发了低空航拍热红外遥感平台,并利用其对广州城区和郊区区域进行了观测。基于所获取的热红外遥感图像,分别利用典型剖面分析法和整体分析法从不同角度对两个区域的地表温度分布进行了研究。从温度概率分布及其偏度与峰度等角度对两区域的温度分布特征进行描述,并分别从平均值和中位值的角度对两区域的温度进行对比,以探明广州夏季城区与郊区的地表温度差别。此外,对温度方差值进行比较,分析两区域地表温度的波动情况。     

热红外遥感获取城市下垫面温度分析与评价

热红外遥感是温度测试的方法之一,在生态城市与热环境研究领域具有重要作用。作为非侵入式测量技术,热红外遥感可以弥补侵入式与半侵入式测量技术的一些不足。然而,在城市环境研究中热红外遥感观测温度结果如何却少有报道。因此,为了对热红外遥感获取城市下垫面温度进行分析与评价,设计了其与接触法测温同步观测实验,分别从相关性、温度差异及其百分比、差异显著性等角度将两种温度进行对比分析。结果表明,对于草地、水泥地面、地砖、透水砖,两种温度均存在极强的正相关性,平均温差值波动范围为0. 46～1. 79℃,温差百分比波动范围为1. 3%～4. 5%。在运用P=0. 001的标准进行评价时,草地、地砖和透水砖的两种温度不存在显著差异。该研究表明热红外遥感获取城市下垫面温度具有较高准确性,并提供了几种下垫面两种温度的统计特征信息。     

卫星热红外遥感地表温度反演在隐伏断层识别中的应用——以骊山山前断裂为例

断层通过区域会存在第四纪残积物富集及土壤覆盖层较厚等表现,隐伏断层难以识别,但高覆盖也会与其他区域形成差异,形成间接信息,进而指示隐伏断层的存在。间接信息主要指断层破碎带通过区域形成覆盖异常,包括高土壤湿度、高植被覆盖、覆盖层增厚等,这些差异也间接形成地温低值区,形成地温负异常区。上述间接效应运用热红外遥感可利用TVDI指数加以体现,通过温度植被干旱指数将地表温度和土壤湿度相结合,进而增强隐伏断层信息,便于后期基于热红外遥感提取隐伏断层信息,其中TVDI的呈线性展布的低值区可以作为指示隐伏断层的解译标志。基于Landsat7 ETM+数据基础上,综合热红外遥感地表温度反演方法、TVDI计算方法等方法获得温度植被干旱指数结果图,在陕西临潼骊山地区开展基于热红外遥感隐伏断层识别应用研究。通过对热红外遥感陆地表面温度反演方法的应用,结合可见光遥感影像地质解译及野外地质调查对解译结合进行复核验证,了解并控制了骊山山前断裂的基本走向。通过以上研究获得的成果表明,卫星热红外遥感技术在识别隐伏断层方面具有较大的潜力。     

城市绿地空间异质性与热环境分析

土地利用与城市热环境的关系一直是城市生态与城市规划研究的重点。以往研究的数据主要来自于Landsat TM和ETM+影像,本文利用Landsat 8影像的热红外波段,研究城市热岛的分布规律,同时结合城市土地利用数据,探讨城市绿地空间异质性对城市热环境的影响。研究表明:人工建筑区的温度明显高于林地和耕地等绿色植被覆盖区,河流湖泊等水面温度最低;进一步计算归一化植被指数(NDVI)、归一化建筑指数(NDBI)等遥感指数,数据显示NDVI与地表温度有弱的负相关关系,而NDBI与地表温度有较强的正相关关系;在绿地空间异质性上,异质性尺度与地表温度呈负相关,而异质性程度与地表温度呈正相关,说明城市绿地空间异质性也是影响城市热效应的一个因素。     

利用无人机搭载热红外成像仪探测地下输油管道的初探研究

具有较高温度的石油在地下管道中运行时不断向周围扩散能量,在地表形成一个温度高于背景的热扩散异常带。鉴于这一原理及近年来无人机技术的迅速发展、热红外成像仪体积的缩小和温度灵敏度的提高,展开了用无人机搭载热红外成像仪探测地下输油管道的试验并取得一定的试验成果,初步验证了本文思想的可行性。     

遥感数据的温度反演方法及其试验算例

我国是一个冻土分布较多的国家,以前利用遥感图像对冻土的研究与应用主要体现在冻土亚类划分等方面.红外遥感图像能够反演地表温度,而冻土区在不同亚类别地区,其地表温度也具有一定的差异性,因此本文在介绍了几种温度反演方法的基础上,利用Aster数据对冻土区地表温度进行了反演和分析.通过分析和研究,发现Aster数据能够反演冻土...     

基于城市形态参数的严寒地区地表热环境分析

严寒地区地表热环境受到城市下垫面形态和建筑群形态的共同影响,研究多种城市形态参数与地表热环境的关系可以辅助城市设计.以大庆市东部地区为研究区域,基于遥感影像反演地表温度并计算区域内水体盖度、积雪盖度和植被盖度三类下垫面形态参数;绘制建筑三维矢量数据并计算区域内建筑密度、容积率和迎风面积密度三类建筑群形态参数.对比不同季...     

城市公园空间格局对热环境的影响研究 ——以常德市中心城区为例

以湖南省常德市为例,基于城市遥感数据,利用ENVI软件提取中心城区以及城市公园的地表特征参数,如植被覆盖度、归一化湿度指数、地表温度,研究城市中心城区、城市公园以及缓冲区对城市的降温影响.结果表明:植被覆盖度、归一化湿度指数与地表温度呈显著的负相关性,其中,归一化湿度指数可作为研究地表温度的关键指标;水体面积是影响地表温度的重要因子,是缓解城市"热岛效应"的主要元素.     

基于归一化植被指数反演地表比辐射率方法的对比研究

针对只有一个热红外通道的遥感数据,利用归一化植被指数与地表比辐射率具有较高的线性相关性进行地表比辐射率的遥感反演,介绍了基于归一化植被指数定量反演地表比辐射率的4种方法,以湖北省荆门市地区的Landsat5 TM数据为研究对象,精度0.01的MODIS LSE产品为标准数据,对比分析了4种基于NDVI的地表比辐射率反演方法,分别从像元尺度和分类尺度总结了4种地表比辐射率反演方法的普适性和精度。     

中国城市热岛效应——31个城市热岛强度的定量分析

我国的城市化进程大概始于20世纪80年代,在此阶段,我国的经济得到极大的发展,城市化建设尤为迅猛,这使得城市下垫面发生变化,城市内能量流动失衡,气候升温。城市地表热岛强度是衡量城市热环境的指标,文章运用地表热红外数据对中国31个省会(直辖市)城市地表热岛强度进行定量计算,衡量城市热岛效应。     

基于SFM技术的建筑三维热红外模型的建立方法

城市更新背景下,我国城市信息模型(CIM)迎来了快速发展期,打造智慧城市的三维数字底座、从多维度完善数据库的信息采集与模型建设是CIM平台建设的关键所在。目前,我国CIM中尚缺失建筑热红外数据,借助摄影测量学的运动恢复结构(Structure from Motion, SFM)技术,基于无人机获取的红外图像,研究建筑三维热红外模型的建立方法,为建立CIM建筑三维热红外底层数据库的建设提供技术支撑。建筑三维热红外模型可以提供全围护结构的温度分布情况,为北方采暖地区研究既有建筑的热损失、南方湿热地区研究城市热岛问题提供了有力的工具,有利于从节能减排、热环境优化的视角实现对既有建筑的精细化和动态化管理。     

城市地表辐射能量在大气窗口区的透射研究

针对城市热环境的调控中的瓶颈问题,本文提出了对城市地表红外辐射能量在大气窗口区8～14μm的透射性能进行分析的思路。在城市地表红外发射能量和大气窗口区透射率分析的理论分析基础上对6种典型城市地表材质的透射能量进行了量化分析。结果显示不同材质在大气窗口区的透射能量存在较大的差异性,这为城市热环境调控提供了新的思路,也为夏季空调能耗与城市热环境之间的耦合矛盾关系提供了解耦的可能性。     

基于RS和GIS的郑州市植被覆盖度与地表温度演化研究

选取了郑州市近年来城市化速度较快、土地利用情况变化较为明显的区域作为研究对象,将2001—2013年多幅Lanadsat5TM、8ETM+遥感影像用于ENVI5.0软件,进行植被覆盖度和地表温度反演的计算,再运用arcgis9.3平台进行分析和数据统计,得出了研究区夏季地表温度变化的趋势,进而研究了地表温度变化和植被覆盖度的耦合关系,分析了2004—2013年研究区土地利用的变化与地表温度变化的联系,对比了绿地和农田的不同热环境影响以及公园绿地的降温效应,最后提出了针对研究区城市发展和绿地建设方面的若干规划建议。     

以缓解热岛效应为导向的气候适应性城市研究

研究以我国快速城市化进程中的成都市中心城区为例,借助Landsat遥感影像数据进行地表温度反演,利用局地气候分区（LCZ）理论,在分析成都市中心城区日间和夜间热环境空间结构的基础上,从城市发展格局、土地利用、绿地系统、城市公共服务设施和城市剖面五个方面,结合局地气候分区理论,对城市的空间形态与热岛效应的关联性进行研究分析,从而探索不同规划设计要素对城市热环境的影响。同时,进一步探讨城市空间布局优化方案,探寻适用于缓解城市热岛效应的多视角、多尺度的城市设计研究框架。     

基于POI数据的城市热环境分析——以大庆市主城区为例

以大庆市主城区为研究区域,对比不同季节POI密度与植被和水体盖度对城市热环境的影响。基于遥感影像反演地表温度;基于百度API获取POI数据。构建双变量模型研究POI密度、水体盖度、植被盖度三者与地表温度的相关关系,发现水体盖度是影响大庆市热环境的最主要因素,植被盖度与POI密度次之,三者在不同季节的解释率差异明显;通过多元回归分析比较POI密度模型、生态基础设施模型和全模型对地表温度的解释率,发现全模型有更高的解释率;通过ArcGIS缓冲区功能分析水体、植被和POI分布与城市热场间的空间关系,发现三者的显著影响范围分别为480 m、30 m和120 m。     

基于Landsat8影像的昆明市主城区热岛效应空间识别

目前,对城市气候问题的研究已经成为城市气候学、城市设计学共同的研究热点。应用遥感数据对研究区的热岛效应进行探究识别,对下一步实现城市气候合理性的城市设计以及提升人居环境将起到关键作用。本文以昆明市主城区为例,应用遥感图像处理平台ENVI对遥感数据进行地表温度反演,应用ArcGIS进行空间分析,定量分析各冷热岛区的分布特征,总结各冷热岛区分布规律,对后续城市设计提出实现气候合理性的建议。     

双鸭山市城市热岛效应时空格局变化及模拟预测

目前针对资源型城市的热岛研究重视不够,且模拟过程中缺乏指标与热岛之间的相关性论证,空间精度和模型复杂度难以平衡。论文以资源型城市双鸭山市为例,利用多时相Landsat TM/OLI遥感影像反演地表温度,在分析植被指数、建筑指数、夜间稳定灯光值、城市地表沉降速率与地表温度相关性的基础上,利用人工神经网络模拟预测了双鸭山市2024年城市热岛效应空间分布,为双鸭山市转型过程中的城市规划和热生态环境治理提供辅助决策。     

热浪背景下大连城市热岛强度反演及缓解策略

提出了一种基于Landsat 8卫星遥感数据建立城市热岛强度地图的流程和方法,为热浪天气条件下城市热环境评估提供了一种快速可靠的依据。以大连市2018年8月连续高温热浪天气为研究背景,实现中山区地表温度反演,将结果与国家气象站观测值进行验证,相关系数达0.813。基于土地利用数据划分城区和郊区,计算其差值得到城市热岛强度并分级,发现高温热浪天气会加重热岛效应;超过31%的区域出现了7级及以上强热岛、超强热岛,强度最高达32.1℃;中心主要出现在中山广场、三七广场及大连市第二中学等地。根据热岛强度分级结果,对重点区域提出了规划缓解和改进策略。     

太原市城市绿地斑块植被特征和形态特征的热环境效应研究

以太原市为研究对象,以TM遥感影像数据为基础数据来源,采用归一化植被指数作为绿地绿量指标,通过通径分析并建立植被指数与地表辐射温度之间、绿地斑块特征与绿地斑块对周边环境热效应之间的数量关系,分析了城市绿地斑块属性对城市绿地热环境效应的影响。通过研究植被指数与地表辐射温度之间的数量关系,提出了绿地内绿量对斑块内部热环境效应的高效区间,明确了绿地斑块属性因子对绿地斑块内部温度、斑块效应带温度和绿地斑块效应温度的影响,并据此提出了相应的斑块属性控制指标及其在风景园林设计中的意义。     

多暗色矿物类岩石单轴加载过程中红外辐射定量研究

对首都圈地区的多暗色矿物类岩石(花岗闪长岩、辉长岩及片麻岩)进行了单轴加载至破裂过程的热红外遥感监测实验,发现:(1) 在加载至应力峰值过程中,岩石平均红外辐射温度与应力呈线性正相关关系;(2) 在加载至应力峰值过程中,岩石平均红外辐射温度与所受机械功呈三次曲线关系;(3) 应力峰后-破裂过程中,岩石沿剪切破裂带辐射温度升高,而在应力松弛或张性区,辐射温度有所降低;(4) 损伤岩石在单轴加载过程中红外辐射温度变化与完整岩石相比总体规律相似,但波动性较大。基于实验分析,建立了岩石应力与红外辐射温度以及机械能与红外辐射温度的定量关系;并对地震遥感及其热红外前兆的物理-力学机制进行了讨论。