地球信息科学学报 ›› 2014, Vol. 16 ›› Issue (4): 609-620.doi: 10.3724/SP.J.1047.2014.00609
收稿日期:
2014-04-30
修回日期:
2014-06-12
出版日期:
2014-07-10
发布日期:
2014-07-10
作者简介:
作者简介:刘 越(1977-),男,博士,主要从事城市生态遥感定量模拟与分析研究工作。E-mail:
基金资助:
LIU Yue1(), CHI Wenfeng1,2, KUANG Wenhui1*(
)
Received:
2014-04-30
Revised:
2014-06-12
Online:
2014-07-10
Published:
2014-07-10
About author:
*The author: CHEN Nan, E-mail:
摘要:
城市不透水地表格局通过改变城市下垫面结构,引起地表反照率、比辐射率、地表粗糙度的变化,从而对地表辐射和能量平衡产生直接影响。不透水地表能增强地表显热通量,导致地表波文比升高,因此地表波文比的空间差异可推算城市人工不透水表面的分布。本研究选择北京市为实验区,应用Landsat TM卫星热红外遥感数据,采用PCACA模型及理论定位算法,对城市地表波文比进行反演,进而计算遥感地表波文比空间分布数据与城市不透水表面比例数据之间的相关关系,构建回归方程,实现北京市城区与近郊区人工不透水表面百分比分布的定量估算,最后以高分辨率遥感数据获取的城市人工不透水表面比例数据进行结果验证。结果表明,采用PCACA模型定量反演城市地表波文比数据,利用地表波文比数据与不透水表面比例数据之间的相关关系可实现城市人工不透水表面百分比数据的定量估算;波文比值不仅可在遥感像元水平定性判定不透水像元,还可对混合像元中的不透水比例进行较高精度的定量反演,其相关系数R²值为0.731。此方法有效地揭示了城市不透水下垫面对地表热通量影响的机制以及空间定量关系。
刘越, 迟文峰, 匡文慧. 基于地表通量特征的城市不透水表面定量热红外遥感反演[J]. 地球信息科学学报, 2014, 16(4): 609-620.DOI:10.3724/SP.J.1047.2014.00609
LIU Yue,CHI Wenfeng,KUANG Wenhui. The Surface Flux Characteristics Based Quantitative Thermal Infrared Remote Sensing Inversion of Urban Impervious Surfaces[J]. Journal of Geo-information Science, 2014, 16(4): 609-620.DOI:10.3724/SP.J.1047.2014.00609
表1
地表温度值比对表
序号 | 区域名称 | 地理坐标 | 土地利用类型 | 实测值(℃) | 反演值(℃) |
---|---|---|---|---|---|
1 | 国际机场区域 | 40°07′ N,116°59′E | 水泥道路 | 30.64 | 29.09 |
2 | 国际机场区域 | 40°07′ N,116°59′E | 草地 | 30.61 | 29.36 |
3 | 国际机场区域 | 40°06′ N,116°60′E | 沥青道路 | 30.73 | 31.16 |
4 | 密云水库 | 40°45′ N,116°96′E | 水域 | 20.86 | 19.30 |
5 | 密云水库 | 40°45′ N,116°98′E | 灌木 | 24.37 | 23.67 |
6 | 密云水库 | 40°45′ N,116°98′E | 裸土 | 28.10 | 25.64 |
7 | 小汤山区域 | 40°17′ N,116°34′E | 草地 | 25.02 | 23.31 |
8 | 小汤山区域 | 40°18′ N,116°34′E | 人工育苗林地 | 25.40 | 23.84 |
9 | 小汤山区域 | 40°18′ N,116°34′E | 玉米地 | 21.06 | 21.98 |
10 | 小汤山区域 | 40°17′ N,116°34′E | 人工草地 | 27.01 | 24.09 |
11 | 小汤山区域 | 40°17′ N,116°34′E | 草地 | 25.61 | 22.30 |
12 | 小汤山区域 | 40°18′ N,116°34′E | 林地 | 21.20 | 21.66 |
13 | 地理所东北侧 | 40°01′ N,116°38′E | 沥青道路 | 34.10 | 28.42 |
14 | 中科联附近区域 | 40°00′ N,116°38′E | 人工草地 | 26.50 | 26.97 |
15 | 地理所附近 | 40°01′ N,116°38′E | 城市林地 | 25.30 | 24.97 |
表3
本研究结果与参考文献值的对比
城市 | 观测高度(m) | 观测时段 | 比例(H/LE) | 地表特征与 参考文献编号 |
---|---|---|---|---|
加拿大,温哥华 (49°16′N,123°06′W) | / | 1992年8月 | 4.42 | 典型城区,[35] |
法国,马赛 (43°17′N,5°23′E) | 43.9, 34.6 | 2001年6-7月 | 4.27 | 典型城区,[36] |
瑞士,巴塞尔(47°34′N,7°36′E) | 32.0 | 2002年7-8月 | 2.50 | 典型城区,[37] |
日本,COSMO实验(39°04′N,139°07′E) | 3.0 | 2006年7月 | 1.90 | 典型城区,[38] |
美国,图森 (32°07′N,110°56′W) | 25.6 | 1990年6月 | 1.83 | 典型城区,[39] |
日本,东京 (35°34′N,139°41′E) | 29.0 | 2001年7月 | 1.77 | 典型城区,[40] |
美国,洛杉矶 (34°08′N,118°03′W) | 30.5 | 1993年7-8月 | 1.40 | 城区,较多绿地[39] |
美国,萨克拉门托 (38°39′N,121°30′W) | 29.0 | 1991年8月 | 1.37 | 城区,较多绿地,[39] |
美国,芝加哥 (41°57′N,87°48′W) | 18.0 | 1992年7月 | 0.78 | 城市绿地,[39] |
中国,北京 (39°58′N,116°42′E) | 140.0 | 2009年7-8月 2010年6月 | 0.82 | 城市绿地,[41] |
中国,北京中科联楼顶(40°00′N,116°38′E) | 15.0 | 2011年9月22日 | 3.51 | 典型居民区,本文实测 |
中国,北京森林公园(40°04′N,116°39′E) | 3.0 | 2011年9月22日 | 0.78 | 城市绿地,本文实测 |
中国,北京风林绿洲小区(40°00′N,116°38′E) | / | 2009年9月20日 | 1.78 | 典型居民区,本文反演 |
中国,北京森林公园(40°04′N,116°39′E) | / | 2009年9月20日 | 0.79 | 城市绿地,本文反演 |
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