城市街区尺度地表热环境遥感监测与分析

近年来对城市热环境的研究大多集中在大尺度或城市区域尺度上,基于街区尺度的热环境研究较少.本研究基于高空间分辨率的天宫一号热红外数据,利用JM&S(Jim?nez-Mu?oz & Sobrino)算法反演了南京部分地区地表温度,进而揭示了南京地区夜间地表热环境空间分布规律并分析了其与地表覆盖类型的关系,探讨了不同街区夜间地表温度的差异.研究结果表明,天宫一号具有热异常检测能力,能较好地体现街区尺度地表温度的空间异质性;南京夜间存在明显的城市热岛效应,热岛强度为2.6 K,局部热岛效应较为突出;受土地覆盖类型、人口、建筑等因素的影响,不同街区地表温度差异较为明显.     

沙尘气溶胶对热红外分裂窗通道亮温和地表反演温度的影响研究

沙尘气溶胶通过改变地-气系统的热红外辐射传输可引起地表温度遥感探测结果发生变化.较系统地研究了冬季和夏季沙尘气溶胶光学厚度(AOD)变化对热红外分裂窗通道亮温(BT)和地表反演温度(LST)的影响,以及反演结果受大气水汽和地表因素的作用.红外辐射传输模拟计算表明:1)沙尘气溶胶影响下,热红外分裂窗通道亮温差小于零;2)随AOD增大,BT和LST都减小,其中LST减小的速度大于BT;3)不同水汽含量下LST变化不明显;4)当AOD较大时,LST主要反映沙尘层的温度信息.模拟结果与中国北方典型沙尘实例分析结果有较好的一致性.     

呼和浩特区域地表温度反演及其对土地利用/覆盖类型的响应

基于Landsat TM和OLI/TIRS数据反演了呼和浩特 区域的地表温度。经MODIS地表温度产品检验,反演结果的精度较好,平 均相对误差为5%,均方根误差为1.53℃ (R=0.88)。研究结果表明,不 同类型地表的温度不同,最高值出现在建筑用地上,最低值出现在植被和 水体覆盖区域。地表温度与建筑用地、裸地和半裸地分布之间呈正相 关,而与植被分布呈负相关。建筑用地和裸地对地表温度的影响较大,而 半裸地和植被对其的影响则较稳定。     

基于大气吸收线特征的高光谱热红外数据地表温度/比辐射率反演算法

地表温度和比辐射率的准确提取和反演是热红外遥感的核心问题之一.由于地表温度/比辐射率反演问题的病态性,以及地表—大气强耦合特征等诸多问题,导致目前反演精度仍有待进一步提高.通过深入挖掘大气吸收峰/谷通道处下行辐射偏移量特性,提出了一种基于大气吸收线特征的高光谱热红外温度/比辐射率反演方法,并通过最优通道选择提高了算法的效率和精度.算法一定程度上可抑制大气校正不准确引入的误差,能够有效提高低比辐射率地物的反演精度.模拟数据结果表明:针对高比辐射率地物,算法与ISSTES方法的反演精度基本一致;针对低比辐射率地物,算法最大可提高温度0.48 K和比辐射率2.1%的精度.地面实测数据结果表明:约77%的样本温度反演误差优于1K,比辐射率误差均值优于0.01.     

基于环境参数的地表热辐射时序变化模拟方法

地表热辐射时序变化模拟是红外场景仿真的核心环节。利用地表热传导差分计算地表热辐射是物理上较严谨的模拟方法,但受限于差分方程边界条件的不确定性,在红外场景仿真中未得到广泛应用。提出一种基于光照、气温、湿度等环境参数的地表热辐射时序变化计算方法。重点根据地质热环境变化规律设计闭环迭代过程,自动修正初始和下边界热辐射值,解决了边界条件的不确定问题,提高了地表热传导计算精度和算法适应性。野外实验结果表明:该算法计算温度与实测温度绝对误差小于2 K,等效黑体辐射度相对误差小于3%,为准确模拟红外动态场景提供基础。此外,利用该方法对山区地表的热辐射分布时序变化进行了模拟,显示了其在红外场景仿真方面的初步应用效果。     

基于温度水平的空间相机主动热控系统

为了让空间相机在适合的温度条件下工作,提出一种基于温度水平的主动热控系统。首先,分析相机达到温度平衡的条件,确定主动热控策略;其次,介绍热控系统的构成及工作原理;然后,将相机图像质量无本质影响作为条件,确定主动热控策略中的各项控温指标;最后,确定温度控制算法。相机在轨工作的实验结果表明:依据主动热控策略,系统能够控制相机温度达到平衡,主镜组件与基准温度的温差不大于1℃,主镜组件的周向温差不大于1℃,主镜与次镜组件的温差不大于2℃,主镜与三镜组件的温差不大于5℃,温度控制结果满足主动热控策略中的各项控温指标要求,满足相机工作时对温度的要求。     

基于Landsat数据的地表温度反演差异及参数分析

只有基于准确的地表温度反演算法计算出的产品数据,才能正确推广使用。研究基于Landsat-8、Landsat-9和气象站数据,对比了5种常用地表温度反演算法的结果,并对不同算法的反演结果和参数灵敏度进行了测试。结果表明：基于地表比辐射率参数计算的辐射传输方程和单通道算法反演结果与地面实测数据吻合较好。基于大气水汽参数计算的单窗算法和劈窗算法的反演结果均高于实测温度。基于平均温度参数计算的单窗算法反演精度误差较大。此外,比较了两种遥感数据在不同地物上反演温度的一致性。研究结果可为地表温度反演和产品选择提供参考。     

改进的三层分解模型热红外影像空间降尺度研究

地表温度(Land surface temperature,LST)是地-气相互作用和能量交换的重要参数之一.为了获取高空间分辨率地表温度数据,研究改进了一种热红外遥感数据降尺度方法,并以上海市Landsat8 OLI/TIRS影像为数据源进行了实验验证,归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)被分解为低频层、边缘层和细节层,其中边缘层和细节层按比例增加到热红外数据中.并与经典的热红外降尺度方法 Dis Trad算法和Ts HARP算法作为对比,将模拟的地表温度(270 m)作为降尺度数据源实现LST降尺度(90 m).实验结果表明,三种降尺度方法都保留原有的地表温度的空间特征,但Dis Trad算法和Ts HARP算法增加了真实数据中并不存在的温度差异;改进的三层分解模型地表温度的均方根误差为0. 913 K,与Dis Trad方法和Ts HARP算法相比精度分别提高了0. 937 K和0. 832K.     

热象仪的空间分辨率与温度分辨率

本文讨论了热象仪空间分辨率和温度分辨率的物理意义，作者认为，把瞬时视场称作空间分辨率，把噪声等效温差称作温度分辨率是值得商榷的。     

参数弱固定法反演地表温度

提出了弱固定敏感参数、控制信息流向目标参数的地表温度反演方法.从热红外辐射传输机理出发,以MODIS为数据源,构建辐射传输方程,同时反演包括地表温度、大气平均温度、中红外(3～5μm)、远红外(8-14.5 μm)6个波段的大气透过率和发射率共计14个参数.以MODTRAN模拟数据和重庆地区MODIS遥感影像为实验数据...     

热象仪的空间分辨率与温度分辨率

本文讨论了热象仪空间分辨率和温度分辨率的物理意义，作者认为，把瞬时视场称作空间分辨率，把噪声等效温差称作温度分辨率是值得商榷的。     

空间相机遮光罩的低功耗热设计

空间相机遮光罩的温度波动直接影响附近光学元件的温度波动,而光学元件的热变形将导致光学成像质量的下降。针对一种高分辨率空间相机的遮光罩,提出了几种不同的热控方案并进行了比对分析。首先,介绍了空间相机遮光罩的一般热控措施及效果并分析了影响空间相机遮光罩温度波动的外热流及传导热阻;然后通过仿真分析得到了三种不同热控方案下的温度数据及主动加热功耗数据,经过比对分析后选用了主动加热功耗少、温度波动范围小的热设计方案。最后,通过热平衡试验及在轨数据验证了选用方案的有效性。空间相机遮光罩的在轨温度范围为4.8~9.2℃,次镜温度范围为17.8~17.9℃,与仿真分析结果一致性良好,热设计合理有效,满足任务需求。     

基于MODIS数据的地表温度反演

利用MODIS影像数据,采用劈窗算法来反演安徽地区的地表温度。结合Sobrine、覃志豪等人提出的NDVITEM方法和地物监督分类方法,对地表比辐射率进行了估算,将反演结果与NASA的地表温度产品进行比较,平均误差在1 K左右。同时利用卫星过境当天从安徽省高密度自动监测站获取的实时数据对反演结果进行验证,发现反演温度与地面实测数据的曲线走势具有高度的一致性且有较高的相关性,能直观地反映安徽地区地表温度的空间分布。     

基于修正热弹性应力分析的风机叶片热红外温度检测

随着海上风电的持续发展,风机的安全运维越来越重要。传统的停机检测方法代价较高,基于修正的热弹性应力分析（TSA）,提出一种风机叶片热红外检测技术。经典TSA的应用条件是绝热（即高频率循环载荷）,但风机叶片等结构承受的循环载荷达不到高频。为了提高热红外在低频率载荷下的检测精度,对经典TSA理论进行修正,并通过疲劳实验对修正模型进行验证。其次,利用BLADED风机仿真软件对叶片的推力进行分析,计算叶片3个方向的推力及推力变化频率。通过修正的TSA模型对低频率载荷下风机叶片的表面温度进行分析,进而通过TSA理论对叶片表面进行应力及损伤检测。     

基于L5/L8影像成都市热环境特征分析北大核心CSCD

以遥感影像为数据源、地表温度为指标,评价成都1988~2013年城市热环境特征。结果表明:城市热场中高温区域向外迁移,2013年转移到三环至绕城区域;特高温类型面积逐年减小,2005~2013年平均每年减少1.83km^2,高温和次高温类型面积分别增加26.90km^2和45.35km^2;4个时段的年际城市热岛强度(UHII)按照先减小后增大再减小的规律变化,2005年UHII最强为4.37℃。从一环路以内至绕城高速间,1988年UHII逐渐减弱,最大值为5℃,2013年逐渐增强,最大值为2.93℃;沿西向东方向上地温值和植被覆盖度值均呈波动变化,二者呈负相关,确定性系数为0.5744。     

空间太阳望远镜热设计

针对空间太阳望远镜工作时间长、工作环境苛刻的热特点,在极端工况条件下对空间太阳望远镜本体框架和导行镜进行热设计。通过在高低温工况下进行有限元仿真分析与热平衡试验,对本体框架和导行镜热分析与热平衡试验结果进行了对比,其温度均控制在22 ℃,并且同一工况下各组件的温度波动均小于1 ℃,验证了热设计的正确性。同时本体框架与导行镜有限元仿真与热平衡试验在高温工况下的功耗差为1.2 W,低温工况下的功耗差为0.8 W,仿真分析和热平衡试验吻合,分析正确有效,保证了望远镜在复杂工作条件下的正常工作,为提高空间太阳望远镜本体模块与对日追踪光学系统的可靠性与热设计优化提供了理论依据。     

绿色办公建筑春季室内热环境测试与评价

关注绿色办公建筑的室内热环境的测试与评价问题,通过对2010年春季过渡季北京一个绿色办公楼的温度测试数据进行整理、分析,做出各主要房间和建筑内空间的春季及春季典型日的温度变化图表,直观反映了室内温度指标的变化情况。着重关注该建筑在春季过渡季的室内热环境状况,从所有测点的温度整体分布、室温平均值、室温波动幅度及室温延迟时间等方面描述该建筑在春季过渡季的室内热环境特性,通过研究分析得出总体上反映该绿色办公建筑过渡季热环境的统计指标。     

显微热成像技术研究现状与展望

显微热成像系统不仅能观测物体的形状细节,还能观测温度变化的细节,因此对需要进行细微热分析的领域具有重要作用。本文对显微热成像技术研究的背景和意义进行了概括,简单介绍了显微热成像系统的组成及工作过程,总结了显微热成像技术国内外发展研究及应用的现状,最后对其存在的问题及发展动态进行了分析。     

某空间望远镜光机热集成分析

光机热集成分析技术是光学分析和结构分析相结合的一种有效手段。根据空间望远镜所处的环境,用有限元法在Ansys软件中进行热应力分析,通过接口工具Zernike多项式实现各个软件的数据交互。在VC++平台下编写了基于Gram-Schmidt正交化法的接口程序,将拟合后的多项式导入到Zemax中进行了分析。实现了光机集成分析的完整过程。实践证明,这一方法正确可靠,简化了光机热集成分析的过程,为光学系统和光机结构热匹配设计提供了重要设计依据。     

基于风云三号MWTS的地表比辐射率反演

针对地表比辐射率反演,提出基于氧气二窗口频率下的反演方法。以am大气模型为基础,结合风云三号微波温度探测仪(MWTS)的扫描特性,推导出基于其二窗口频率下的地表比辐射率公式。运用Matlab对地表比辐射率进行仿真,仿真结果反映了地表的陆海特性。