研究方向六:城市遥感

发布时间:2022-10-22浏览次数:10

方向六:城市遥感

  1. 江西省鄱阳湖2021年地表温度反演多时相对比图


地表温度是区域乃至全球气候变化、能量平衡、生态健康、景观评估等重要参数,也是水质、植被、城市等健康状态评估的主要参数之一。

Landsat 8 TIRS陆地卫星热红外波段影像,相较于其他热红外影像空间分辨率较高,但幅宽有限。针对大范围同步地表温度的反演,陆地卫星略显不足,但针对区域乃至街道尺度的相关研究,具有不可替代的作用。

地表温度计算方法:采用单通道地表温度反演算法,改进发射率获取模型,针对陆地表面,采用V(植被)-I(不透水层)-S(裸壤)子像元分解模型;针对水域采用V(植被)-W)(水体)-S(泥沙)子像元分解模型获取地表发射率,最终获取地表温度。

研究表明:地表温度的变化受多种因素的影响,包括季节、地形、地表覆盖类型、植被覆盖密度、水环境等。图中49月份建成区和沙化土地的表面温度明显高于其他类型;鄱阳湖湖面温度随水深、叶绿素、泥沙等因素的变化而变化;农田区随其长势、物候变化而变化;林地随地形、林地覆盖密度等因素的变化而变化;旱地与水田区地表温度差异明显,一定程度上可以表征不同植被区域供水指数的变化。




  1. 江西省鄱阳湖2021年区域植旱情监测多时相对比图


旱情是全球范围内影响最广的自然灾害之一,江西虽地处相对湿润的亚热带季风气候区,洪旱交替成为江西最主要的自然灾害类型。

针对植被覆盖率较高的江西,利用2021年云量<5%Landsat 8 OLI/TIRS影像数据,考虑植被在红光、近红外、热红外光谱波段对干旱的不同反应,改进植被-温度综合植被供水指数,采用归一化植被供水指数,对不同时期区域干旱的热点区域进行监测,该指数对于区域防洪抗旱指挥具有一定的指导意义。

鄱阳湖区2021年不同季节的旱情监测结果表明:冬季受降水偏少的影响,环鄱阳湖区表现严重的干旱;5月下旬降水集中,6月初区域旱情得到有效缓解;5-7月份连续降水导致洪涝的同时,9月份区域相对湿润;深秋降水偏少,在11月中旬再次出现相对干旱状态。从不同时相对比不难发现,该区出现的是阶段性干旱现象,干旱最为严重的时间在冬季1月份,11月次之。

注:归一化植被指数,值越高代表越湿润,反之越干旱。



  1. 江西省2021年大尺度城市热岛效应分布图


城市热岛指由于城市下垫面结构的变化,导致的建城区温度明显高于其他区域温度的现象。城市热岛效应包括大气热岛、冠层热岛(表面热岛)和地下热岛三类,这里主要以冠层热岛为例,分析对比全省不同季节各地级市热岛效应的空间分布特征,为城市宜居性及城市健康评估提供参考。

热岛效应的计算评估方法有很多种,均一化热岛、绝对热岛、建成区与其他地表类型温度差异等。这里,利用2013-2021年云量5%以下Landsat 8影像(行号120-122,列号40-43)合计108,获取地表分类数据的同时,同步反演地表温度。采用建城区与非建成区地表温度差异,估算表面热岛效应。


其中UHI是指城市热岛效应,是指建城区均温,是指除建城区外其他区域的均温。受Landsat系列卫星幅宽的影响,不可能同步获取全省不同城市同一时刻的影像。故这里根据获取影像的季节分布特征,采用2013-2021多年季节平均的方式获取全省不同城市季节热岛效应。

城市热岛效应的时空分布特征受多种因素的影响,全省不同城市热岛强度秋季最高、春季次之、冬季最小。受地形地貌、地表覆盖类型、及区域产业结构的影响,湖盆区(九江、南昌)热岛效应最小;地处谷地的宜春、萍乡热岛效应最强,抚州次之;受季风影响,雩山山脉以南赣州表现出春季相对较低,秋冬季相对较高的热岛效应。