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1.
《测绘科学》2020,(8)
针对目前城市建设与地表热岛效应定量关系尚不明确的问题,该文利用Landsat遥感影像反演武汉主城区地表温度(LST)、提取不透水面率(ISA)值,并将ISA值按照一定阈值划分城市建设密度,探讨不同城市建设密度水平下热岛强度的变化;构建平均ISA与LST间的数量关系,明确城市热环境特征对城市建设的定量响应。结果表明:①1987—2016年间武汉主城区发展迅速,城市高密度建设范围从1987年的130.0 km~2增加到2016年的366.9 km~2,29年间增加了188.2%;②不同建设密度用地表现出不同程度的热岛强度,高密度、中密度和低密度建设水平对应的热岛强度分别为2.72～8.39℃,2.02～5.69℃和0.92～3.82℃;③LST与平均ISA呈现出明显的正向线性关系,两者拟合方程的系数为0.853～0.942;城市建设水平能很好地解释城市地表温度的空间变化,平均ISA每增加10%,地表温度上升0.35～0.85℃。 相似文献
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不透水面与地表径流时空相关性研究——以杭州市主城区为例 总被引：1，自引：0，他引：1
城市化进程中不透水面的扩展对城市地表水文循环产生了显著影响。研究不透水面与地表径流时空相关性能缓解城市内涝灾害,可为"海绵城市"提供建设意见。本文以杭州市主城区为例,提出结合BCI指数(Biophysical Composition Index)的线性光谱分解方法提取不透水面、植被和土壤盖度,提高了传统的线性光谱分解方法的精度。进一步结合SCS-CN模型(Soil Conservation Service Curve Number Method)模拟1990年—2017年杭州市主城区地表径流,在此基础上计算景观格局指数,研究杭州市主城区不透水面与模拟地表径流的时空特征,探究不透水面与模拟地表径流的关系。结果表明:(1)研究区近30年不透水面聚集度较高且呈增长趋势,增长速率趋于平稳,上城区和下城区不透水面面积占比最高,江干区、西湖区和拱墅区增长速率和增长强度相对较大。(2)研究区近30年模拟地表径流不断增长,220—240 mm的径流由中心城区向四周辐射,上城区和下城区模拟地表径流最高,与不透水面的演变趋势总体一致。(3)不透水面的空间格局与模拟地表径流高度相关,不透水面的斑块数量和破碎度与地表径流呈负相关,斑块所占景观比例、斑块密度、斑块聚集等与模拟地表径流正相关,可通过合理控制相关景观指标、优化不透水面空间格局控制地表径流。在此基础上提出了防止城市内涝的建议:增加绿地、花园等用地类型;减少大面积不透水面斑块,划分成更多的小斑块等。 相似文献
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利用Landsat ETM+分析城市热岛与下垫面的空间分布关系 总被引：3，自引：0，他引：3
采用数理统计与空间统计相结合的方法,利用Landsat ETM 数据对北京、上海、沈阳和武汉等4个大城市的夏季城市热岛相对强度与城市下垫面的空间分布关系进行对比研究。用混合像元线性光谱分解方法提取的城市植被覆盖度与不透水面表征城市下垫面;用城市地表亮温与水体亮温差值表征城市热岛相对强度。结果显示,4个城市的植被覆盖、不透水面与热岛强度的分布呈较强的空间正自相关,并且存在较为一致的自相关范围,该范围相当于城市街道与建筑组合特征尺度;自相关引起的结构性是导致3者空间分布异质性的主要因素。植被覆盖对城市热岛的缓解效果与不透水面对城市热岛的增强作用均呈分段线性特征,但区域差异较为明显;交叉相关系数曲线则显示出相关性的空间异质性与多尺度现象,同时存在一个约550 m的空间作用特征尺度。该研究结果有助于在城市规划实践中合理配置建筑与植被的间隔和比例,以缓解城市热岛效应。 相似文献
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基于2000—2016年沈阳市六期Landsat数据,利用单通道算法反演地表温度计算城市热岛强度。依据与城市热环境关系较大的植被、水体、不透水面3种地表参数将研究区分类,并将地表参数指数与地表温度拟合分析地表参数对沈阳城市热岛的影响。结果表明:1) 16年间沈阳市不透水面地区比例从21.82%上升到46.02%,植被覆盖率从75.83%下降到53.11%,水体从2.35%下降到0.87%; 2)随地表参数的变化,研究区极强、强、中热岛从2000年的14.10%上升到2016年的25.93%,上升了11.83%; 3)不透水面指数对温度的影响接近甚至超过植被指数和水体指数的和,对城市热岛效应有着显著的增强作用。 相似文献
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遥感全天候地表温度产品在多云雾地区意义重大,对冰川泥石流多发的藏东南地区极具应用价值,但遥感全天候地表温度空间分辨率不足限制了其在精细化灾害监测中的应用。以藏东南冰川地区为研究区,采用高程、坡度、坡向、地表覆盖类型、植被指数、地表反射率、积雪指数作为全天候地表温度的影响因子,结合移动窗口,进行多种地表温度降尺度方法的对比,进而使用最优的降尺度方法将现有的遥感全天候地表温度产品（TRIMS LST）的空间分辨率从1 km提升至250 m。利用地面站点实测数据的评价结果表明,基于梯度提升决策树（LightGBM）的降尺度方法得到的250 m空间分辨率全天候地表温度的均方根误差在白天/夜间为2.25 K/2.15 K,优于基于多元线性回归和随机森林的降尺度方法,且比原始1 km分辨率全天候地表温度的精度高0.25 K左右。基于Q指数与SIFI指数的图像质量评价结果表明,降尺度得到的250 m地表温度不仅在空间格局和幅值上与原始1 km遥感全天候地表温度一致,而且补充了大量的地表温度空间细节信息。生成得到的250 m分辨率的地表温度对于藏东南冰川地区的灾害分析具有积极的意义。 相似文献
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为探究郑州市城区快速扩张可能导致的城市热岛问题,以研究区2006、2013和2020年夏季的Landsat影像为基础数据,利用PIE-Engine遥感云平台的公开数据集实现普适性单通道算法,对地表温度反演结果进行均值-标准差分级后,与土地利用数据协同开展城市热岛效应的时空演变分析。结果表明：在2006—2020年间,对于地表温度均值而言,郑州市逐年降低,但地表温度范围扩大,最低值维持在水域范围内,最高值在不透水面范围内;而对于温度分级而言,高覆盖植被和水域呈现显著的降温效果,低覆盖植被逐步向正常区转移,裸地受环境影响较大,热岛斑块集中分布在不透水面且强热岛区面积逐渐增加。 相似文献
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中小城市城区扩张的热效应演变及响应 总被引：1，自引：0，他引：1
针对传统遥感手段研究城市热岛演变较大的数据限制问题,该文引入混合像元线性波谱分离算法,以赣州城区2000、2009及2014年的Landsat数据作为数据源,用辐射传导方程法反演地表温度。实现在缺少高分辨率遥感和其他详细地面辅助数据的情况下分析中小城市扩张过程中的热岛演变、迁移的成因。结果表明:引入混合像元线性波谱分离算法可以有效实现城市热岛成因与转移演变研究,发现热岛变化模式主要和城市的不透水面扩张建设有关,变迁方向与城市扩张趋势一致;平均不透水面指数与平均植被指数的变化与城区扩张态势有关,决定城区热岛变化形态。混合像元线性波谱分离算法的引入,降低了城市热岛研究对高分辨数据的依赖。 相似文献
8.
近年来,由快速城市化过程引起的城市生态环境问题日益突出,热岛效应为最显著的现象之一。本文针对长株潭主城区,采用1994、2000、2006、2010与2015年5个时相的Landsat影像进行地表温度反演,通过热岛强度与等级分析比较了长株潭三市的热岛效应时空演化特征;结合各时相土地利用数据,利用灰色关联模型量化分析了热岛效应时空演化与土地利用变化之间的关系。结果表明:长株潭主城区热岛强度与等级均呈增长趋势;2010与2015年,湘潭市热岛强度大于长沙市与株洲市;建设用地有显著增温效应,而草地、水域与未利用地对强热岛区的降温作用明显。 相似文献
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强震地表破裂调查与灾情评估是地震应急响应的重要工作内容,快速获取震后高分辨率卫星数据并开展应急信息提取分析,是提升应急时效性的重要支撑手段。2022年1月8日青海门源Ms6.9级地震发生的当天快速获取了国产高分七号卫星等数据,基于分辨率0.65 m的全色及2.6 m的多光谱图像快速解译分析地震地表破裂带分形成布特征、构造样式与位错强度等,为地震应急响应与现场调查提供了重要信息。深入分析表明,门源Ms6.9级地震发生了南、北两条同震地表破裂带,其中北支沿冷龙岭断裂带主断层的西段发育,长度约19 km;南支沿托莱山断裂东段分布,长度约2.3 km。同震地表破裂带左旋断错了一系列冲沟、洪积物、道路、冰层等地貌特征,最大左旋位移约2.2 m,沿地表破裂带形成鼓包、拉张凹陷、斜列式张裂隙等变形构造。最新同震破裂与历史破裂分布吻合,反映了强震活动的原地破裂特征,其地震危险性需要引起高度关注,值得深入研究。GF-7卫星首次在地震灾害发生当日就发挥较大优势,表明高分系列卫星在地震应急调查方面具有良好应用潜力。 相似文献
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基于TM图像,采用灰度图像分割算法,自动提取南京市中心城区的不透水面、植被及水体;并用单窗算法反演了地表温度;依据离市中心的距离将中心城区分为45级缓冲区,依次统计分析每一级缓冲区内的平均温度、不透水面温度、植被温度、水体温度及各类地物的面积比例等;建立了地表温度与不透水面比例、植被比例、水体比例之间的关系模型.研究结果表明:随离市中心距离的增大,地表温度降低;植被、水体具有降温效应,水体的降温效应是植被的2.43倍;地表温度与不透水面比例、植被比例、水体比例的综合关系模型模拟效果较好. 相似文献
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选取中等城市——四川省绵阳市为研究对象,以2000年(代表秋季)、2001年(代表春季)TM/ETM+遥感影像为数据源。在基于影像算法反演地表温度的基础上,对研究区春、秋两季热场剖面、建成区范围内热力景观斑块和城市热岛效应进行研究。结果表明:(1)无论春季还是秋季,地表温度高低与下垫面性质具有较大相关性,水体和植被覆盖较好的区域呈现低温,而水泥、沥青等不透水面温度较高;(2)秋季相对春季而言,温度相对较高的热力景观类型面积减少,而温度较低的热力景观类型面积增加。分析热力景观异质性指数发现,优势度指数值春季大于秋季,说明春季存在较明显的优势斑块;(3)运用城乡平均温度对比法和热岛面积指数法,计算春季热岛强度值为1.77℃,秋季热岛强度值为0.78℃,由此说明,在该时段内春季的城市热岛效应强于秋季。 相似文献
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不透水率是衡量城市生态环境状况的一个重要指标。当前全球范围内仅有1 km和30 m分辨率尺度的不透水面专题信息,无法满足城市尺度水文模型建模、海绵城市规划和建设需求。提出了图谱信息融合的不透水面提取模型,实现了基于深度学习的不透水面提取新方法,研制了不透水面遥感全流程提取和监测软件。基于多源高分辨率遥感影像首次完成了中国31个省（直辖市、自治区）的2 m不透水面专题信息提取,形成全国不透水面一张图,为海绵城市和生态城市的建设提供了基础数据支撑和技术监测手段。 相似文献
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多尺度地理加权回归的地表温度降尺度研究 总被引：2，自引：0，他引：2
由于星载热红外传感器研发技术的局限性,单一传感器尚不能提供兼具高频次、高空间分辨率地表温度数据。协同其他遥感辅助数据,对低空间分辨率、高时间频次地表温度产品开展降尺度研究成为了解决这一难题的有效途径。然而由于现有地表温度降尺度方法未充分考虑不同地表状态参数对地表温度空间分异格局的尺度影响差异,降尺度后的地表温度数据在异质性景观区域存在精度较差和空间纹理不清晰的问题。鉴于此,本文以北京和张掖地区的8期MODIS地表温度产品为例,通过引入多尺度地理加权回归MGWR（Multiscale Geographically Weighted Regression）来分析归一化植被指数NDVI、数字高程模型DEM、坡度和经纬度对地表温度空间格局影响的尺度差异,提出一种针对MODIS地表温度产品的空间降尺度算法,并与TsHARP算法、多元线性回归算法、地理加权回归算法和随机森林回归算法进行定量对比。结果表明,基于MGWR模型的地表温度降尺度转换函数能够良好地揭示多种地表状态参数与地表温度间的不同作用关系,其中NDVI和坡度对地表温度分布具有全局影响,DEM和经纬度对地表温度呈现出了局域性作用。与4种代表性方法相比,基于MGWR算法降尺度后的100 m分辨率地表温度数据具有更好的空间纹理,在城镇和沙漠等温度异质性明显地区保障了清晰的景观纹理;另外,对于所选研究区的8期MODIS地表温度产品而言,利用MGWR算法降尺度后的地表温度均拥有更好的精度,在0—1 K误差级别下的面积占比均大于57%,均方根误差RMSE（Root-Mean-Square Error）均小于2.85 K,决定系数R2（coefficient of determination）均大于0.88。 相似文献
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地表温度LST（Land Surface Temperature）是城市热环境研究的重要参数之一,城市下垫面极为复杂,LST空间差异性较高。高空间分辨率LST对精细化城市热环境监测和缓解具有重要意义。目前大部分城市遥感LST降尺度研究仍以二维角度为主,缺乏建筑三维结构的考虑。本研究同时考虑地表二维和三维指标,构建基于随机森林方法的降尺度模型,开展MODIS 1 km LST降尺度研究（100 m）,并探讨二维和三维建筑形态对LST影响的空间尺度效应。另外,为了弥补随机森林模型缺乏物理基础的不足,参考热辐射传输方程,将方程中传感器接收的辐亮度和与大气透过率相关的大气可降水量,加入降尺度模型构建中。为了更好利用真实观测的MODIS 1 km LST验证降尺度结果,故将MODIS LST和所有指标因子升尺度至5 km,开展5 km LST降尺度至1 km研究,进一步研究探讨大气顶层辐亮度和大气可降水量对LST降尺度的影响。研究结果表明：（1）随机森林模型中增加辐亮度和大气可降水量前后,通过将5 km LST降尺度后1 km LST与原始MODIS 1 km LST相比,RMSE和R2分别由3.1 K和0.5提高至0.38 K和0.94。（2）当随机森林模型中增加建筑形态指标后,模型的袋外分数OOB_score由0.46提高至0.49,模拟的100 m LST与ASTER LST产品比较,R2有所降低,可能的原因是ASTER 和MODIS LST的反演方法和传感器不同,造成两者在100 m尺度下的对比性差一些。但是当驱动因子中增加MOD02和MOD05后,RMSE和R2由2.4 K和0.29提高至1.2 K和0.68,进一步说明MOD02和MOD05在1 km LST降至100 m过程中,起到至关重要作用。（3）在1 km和100 m尺度下,增加建筑形态后,模型OOB_score均有提高,并且建筑形态指标的重要性有所不同,在100 m尺度下独立建筑形态的影响程度有所增加。综上,MODIS LST在城市地区降尺度研究中需要考虑大气顶层辐亮度、大气可降水量和建筑形态的影响,并且不同的建筑形态对LST的重要性存在空间尺度效应。 相似文献
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支持向量机回归SVR（Support Vector Regression）方法作为叶面积指数反演的一种新思路,在LAI反演中具有一定的应用价值和前景,但SVR算法中惩罚系数C、核函数宽度参数g、不敏感损失函数参数ε的取值对回归精度有显著的影响。本文提出了一种基于人工蜂群算法ABC（Artificial Bee Colony）优化SVR参数的遥感影像叶面积指数反演方法。研究数据为美国土壤水分实验（SMEX02）2002年LAI实测数据和同期的Landsat 7 ETM+地表反射率数据,为了验证ABC算法优化SVR各个参数对反演精度的影响,建立了未优化参数（SVR）、优化单个参数（ABC-SVR-C,ABC-SVR-g,ABC-SVR-ε）、优化3个参数（ABC-SVR）的3类LAI反演模型,并比较了其回归拟合精度。在此基础上,分析了3个关键参数对LAI反演模型精度的敏感性,并对ABC算法优化SVR模型的精度进行显著性检验。研究表明：（1）相比未优化参数模型,ABC算法优化模型具有更高的反演精度,优化3个参数优于优化单个参数,回归直线斜率k达到0.797、决定系数r2达到0.775。（2）SVR的3个关键参数对模型精度都有影响,相较参数C和g,参数ε引起模型精度的不确定性更高。（3）95%的置信区间下,ABC-SVR模型与SVR模型的回归直线斜率k、r2、RMSE的差异显著性检验P值均小于0.005,ABC算法显著改善了SVR模型的精度。 相似文献
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以国家地球系统科学数据中心发布的不透水面数据产品为基础,利用地理国情数据中地表覆盖分类提取的不透水面成果进行重庆地区精度验证,并与兴趣点数据(Point of Interest,POI)、夜间灯光数据进行相关性和空间重叠度分析.结果表明:不透水面产品在重庆地区验证情况较好,不透水面产品与地理国情不透水面耦合性较高,能够较为准确地反映城市建设状况,全市不透水面产品有71.61％以上位于地理国情不透水面范围内;不透水面产品面积与POI核密度、夜间灯光亮度具有正相关性,但相关系数不高,且空间分布具有一定差异.通过不透水面产品在重庆地区验证分析,能够对未来不透水面提取优化研究提供基础支撑. 相似文献
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地表不透水面信息遥感的主要方法分析 总被引：3，自引：0，他引：3
全球范围内的城市扩张已使得大量的不透水面取代了以植被为主的地表自然景观,并给生态环境带来了明显的负面影响。不透水面作为一个影响生态环境的关键因子已引起了全社会的广泛关注。如何及时快速地掌握不透水面的空间分布信息,准确无误地量化不透水面的动态变化信息,是城市规划、环境保护亟待解决的现实问题。而遥感以其快速、大范围、多尺度、可重复的对地观测优势为解决这一问题提供了很好的解决方案。不透水面遥感研究经过近十几年的发展已有了长足的进步,多种针对不透水面信息反演的遥感创新技术与方法被相继提出。本文重点分析了这些针对遥感不透水面提出的创新技术,详细地指出了它们的优势和不足,并在此基础上总结了中国遥感工作者在不透水面遥感方面的研究工作。当前许多不透水面信息的反演精度都可以达到85%以上,但是不透水面与裸土和阴影信息的混淆仍是困扰不透水面信息精准反演的主要问题。由于大部分不透水面材料具有和砂土石同源的特点,因此在现有影像光谱分辨率不足的情况下,单靠光谱是很难进一步提高不透水面信息的反演精度,而借助LiDAR等其他辅助数据,将有望帮助解决这一瓶颈问题。 相似文献
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多尺度城市地表温度降尺度方法 总被引：1，自引：0，他引：1
针对目前星载热红外传感器的空间分辨率低,无法满足城市尺度的生态环境研究需求的现状,该文选择地表覆盖类型复杂的区域,根据研究区土地覆盖类型,选取归一化植被指数(NDVI)、城市不透水面指数(ISA)、改进的归一化差异水体指数(MNDWI)等因子加入DisTrad模型,采用移动窗口逐步回归统计地表温度和因子的线性关系,利用半方差曲线函数和均方根误差综合确定最优移动窗口的大小,以提高地表温度降尺度精度。研究结果表明:改进的DisTrad模型在地表覆盖类型复杂区域,具有良好的降尺度目视效果,且具有较高的降尺度精度,尤其在低植被覆盖的建筑区、水体区域具有更高的精度。 相似文献
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杭州湾南岸城市群热岛效应研究 总被引：1，自引：0，他引：1
以杭州湾南岸城市群为研究区,选取1990、2000和2011年3期Landsat-5 TM遥感影像进行地表温度反演,并采用密度分割法对反演的地表温度影像进行等级划分,对比分析各个时期地表温度分布的空间规律。再提取研究区山地以外的平坦区域,对前后不同时期的地表温度做差值运算,分析地表温度随时间的升降变化。最后提取研究区内的城市建成区,通过计算各时期的热岛比例指数来分析各城市热岛强度的变化情况。 相似文献