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【6h】

北京地区地表温度空间分布特征及其与下垫面关系研究

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1绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究进展

1.3研究目的

1.4主要研究内容

1.5研究方法及技术路线

1.6论文组织框架

2数据获取与图像预处理

2.1研究区域概况

2.2主要数据

2.3图像预处理

2.3.1几何精校正与配准

2.3.2辐射校正

2.3.3遥感图像的彩色增强处理

2.3.4提取研究区域

3土地利用/土地覆盖分类

3.1土地利用/覆盖的遥感分类方法概述

3.2分类体系的划分

3.2.1美国地质调查局1976年土地利用/覆盖分类系统

3.2.2中国土地资源分类系统

3.3北京地区土地利用/覆盖分类

3.3.1北京地区土地利用/覆盖类型的确定

3.3.2监督分类方法分类

3.4分类结果及分类后处理

3.5分类结果精度检验

3.5.1分类误差矩阵

3.5.2分类结果评价

4基于Landsat数据的地表温度反演原理与方法

4.1地表温度反演的理论基础

4.1.1物体的热辐射性质

4.1.2热辐射与地面的相互作用

4.2温度反演方法及评价

4.2.1地表温度反演方法

4.2.2辐射亮温的计算

4.2.3地表比辐射率的估算

4.2.4反演方法评价及选择

5地表温度空间分布特征分析

5.1北京地区地表温度的总体分布特征

5.2北京地区地表温度剖线分布特征

5.3北京地区地表温度环线分布特征

5.4城市热岛比率指数分析

5.4.1城市热岛比率指数的计算方法

5.4.2北京城区及所辖区县热岛比率指数分布特征

5.4.3北京地区沿剖线缓冲区热岛比率指数分布特征

5.4.4北京地区各环线间的区域热岛比率指数分布特征

5.5本章结论

6地表温度空间分布特征与下垫面的关系

6.1地表温度空间分布与土地利用/覆盖类型的关系

6.1.1地表温度与土地利用/覆盖的关系

6.1.2地表温度的等级分布差异与土地利用/覆盖的关系

6.1.3地表温度的不同剖线差异与土地利用/覆盖的关系

6.2地表温度与NDVI的关系

6.2.1地表温度的剖线特征与NDVI的关系

6.2.2不同土地利用/覆盖类型地表温度与NDVI的比较

6.2.3热岛比率指数与NDVI的关系

6.2.4地表温度与NDVI的相关回归分析

6.3地表温度与NDBI的关系

6.4本章结论

7结论

参考文献

致谢

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摘要

本文主要利用北京地区1999年7月1日的Landsat7/ETM+数据,在RS和GIS技术的支持下,以地表温度(LsT,Land Surface Temperature)的遥感定量反演以及土地利用/覆盖分类为基础,对北京地区地表温度空间分布特征及其与下垫面的关系进行研究,揭示地表覆盖特征对城市热环境的影响,为城市合理规划及缓解城市热环境恶化提供科学参考。 本研究中用热岛比率指数(URL urban heat island ratio index)表征地表温度的空间分布差异。通过计算北京市城区(包括东城区、西城区、崇文区和宣武区)及所辖区、县共15个区域、五环路内各环线间区域,以及以故宫为中心的8个方向剖线缓冲区区域的热岛比率指数,定量分析其地表温度空间分布特征。结果表明北京地区地表温度空间分布存在明显的差异。总体上城区整体处于次高温区,局部表现为高温区,并且在城区以外的辖区出现了多热岛中心分布的特征;对城区及辖区热岛比率指数分析发现,热岛比率指数最大的区域并不是城区,而是顺义区,为0.6210,其平均地表温度在各区域中也最高,为38.08℃。城区大部分处于次高温区中,热岛比率指数为0.6118,平均地表温度为37.18℃;五环内区域的平均地表温度为36.97℃,五环以外区域的平均地表温度为35.18℃;对于五环内各环线间的区域,四环至三环间的区域热岛比率指数最高,为0.6327,其平均地表温度为37.48℃;就8个方向剖线的缓冲区分析来看,东向和南向热岛比率指数较高,而西向和北向较低。 本研究中采用遥感监督分类的最大似然法进行土地利用/覆盖分类,通过遥感影像的波段计算得到归一化植被指数(NDVI,Normalized Difference Vegetation Index)及归一化建筑指数(NDBI,Normalized Difference Build-up Index),分别分析地表温度及热岛比率指数与土地利用/覆盖类型、归一化植被指数、归一化建筑指数的关系,揭示下垫面特征对地表温度空间分布特征的影响。研究结果表明不同的土地利用/覆盖类型其地表温度不同,林地、水体地表温度较低,城市建设用地、裸壤等地表温度较高;地表温度随NDBI值的升高而升高,随NDVI值的升高而降低,与NDVI呈负相关(r=0.7044);不同的下垫面性质对地表温度的影响不同,水体、绿地能降低热岛发育程度,而城市不透水层的增加会增强热岛发育程度。

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