北京城市热岛效应时空变化遥感分析
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第 !$ 卷!第 ! 期 .$-) 年 + 月
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
国"土"资"源"遥"感
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北京城市热岛效应时空变化遥感分析
杨 敏-.! 杨贵军.!( 王艳杰.!( 张勇峰0 张智宏3 孙晨红6
-2陕西省地震局西安"6-$$3) .2国家农业信息化工程技术研究中心北京"-$$$+6 !2农业部农业信息技术重点实验室北京"-$$$+6 (2北京市农业物联网工程技术 研究中心北京"-$$$+6 02西安中天纬地测绘科技有限公司西安"6-$$0( 32西安科技大学测绘科学与技术学院西安"6-$$0( 62西安航天天 绘数据技术有限公司西安"6-$$0(
收稿日期 .$-3 4-. 4$+* 修订日期 .$-6 4$. 4$6 基金项目 国家自然科学基金项目( 基于同化策略的地表温度多模式降尺度方法及其不确定性研究) % 编号" (-.6-!(0& 资助$ 第一作者 杨 敏%-++- 4& !女!硕士研究生!主要研究方向为热红外遥感$ R%#=8" Y#9;%=9r+-i-3!2*B%$ 通信作者 杨贵军%-+60 4& !男!博士!研究员!主要从事定量遥感应用#图像分析处理#!A 集成开发及资源遥感监测等相关技术研究$
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国"土"资"源"遥"感
.$-) 年
分析了 ]AX与城镇化之间的关系* \#H</T等+-+, 在 .$-3 年研究了 ]AX与不透水面面积及海拔的关系* A</9 等+.$, 在 .$-3 年通过时空融合方法分析了武汉 市连续 .3 #间高空间分辨率城市热岛效应发展模 式及其与 [eda#不透水面面积及植被覆盖度之间的 相关关系* 许飞等+.-, 在 .$-( 年在 KBHH/8模型中利 用 X\数据模拟了城市屋顶在不同反射率下对太阳 辐射的吸收过程进行模拟!结果表明( 白屋顶计划) 能有效缓解城市热岛效应$
成一个低压区!使生产#生活中产生的各种大气污染 物在热岛中心区域聚集!危害人们的身体健康甚至 生命+0, $ 因此!城市热岛效应的大小及模式已成为 对许多城市气候研究的主要问题$ 对城市热岛效应 的研究方法主要有气象资料分析法+3, # 布点观测 法+6, #数 值 模 拟 化 法+), 和 卫 星 遥 感 技 术 法++ 4-$, ( 种!其中卫星遥感技术法因能够大面积同步观测#时 效性强#空间分辨率高而被广泛利用$ 目前!大量卫 星遥感数据己应用于城市热岛效应研究!如 [cZZI ZdKVV+--, ! X/GG#IZgL# \ceaA IZAXRV+-., ! F` 4 .P+-!, 和 ]#9,D#HX\IRX\5IXaVA+-( 4-3, 等数据$ 国 内外学者对城市热岛效应的遥感研究主要有" U#88B 等+-6, 在 -++! 年通过分析城乡归一化植被指数% 9BGW %#8=b/, ,=::/G/9*/S/;/H#H=B9 =9,/7! [eda& 及 ]AX差 异!评 估 了 最 低 气 温 对 城 市 环 境 的 的 影 响* P</9 等+-), 在 .$-3 年使用 [eda从不同时期的遥感影像 中提取深圳市土地利用 I覆盖信息!分析其与热红外 波段反演的 ]AX之间的关系!并通过城市不透水面
$"引言
改革开放以来!我国城镇化政策多次变动!大体 经历 ( 个 阶 段" 城 镇 化 恢 复 发 展 阶 段 % -+6)-+)( 年 & * 城 镇 化 平 稳 发 展 阶 段 % -+)(--++. 年& * 城镇化加速发展阶段%-++.-.$$! 年& * 城镇化统筹发展阶段%.$$! 年至今& +-, $ 现在!中国 人口大约有 ($E居住在城市!快速的城镇化进程带 来了诸多生态环境问题!城市表面热岛效应及其变 化就是其中最为严重的问题之一+. 4!, $ 城市热岛效 应指 的 是 城 市 中 央 区 域 的 地 表 温 度 % 8#9, DLG:#*/ H/%C/G#HLG/!]AX& 明显高于郊区等城市边缘的 ]AX! 温度差值越大表示城市热岛效应越强!反之!温度差 值越小表示城市热岛效应越弱+( 40, $ 交通#工业#商 业和住宅区等人为热源的加剧导致热岛中心区域近 地面气温高#空气密度小#气压低!大气做上升运动! 与周围地区形成气压差异!从而在城市中心区域形
摘要 为了从城镇化进程角度研究自 -+)0 年以来北京市城市热岛效应的时空变化特点!利用 6 期夏季的 ]#9,D#H X\IRX\5IXaVA 遥感影像数据反演地表亮度温度以代替地表温度% 8#9, DLG:#*/H/%C/G#HLG/!]AX& * 然后将其用于 城市热岛效应的一系列定性和定量分析!揭示出北京市热分布以及城市热岛效应特征$ 研究结果表明" 高温区 域和亚高温区域不断地由郊区向城区集中!但东西城区% 东城区和西城区& 的高温区域表现出明显的下降趋势!大 范围热岛被零星分布的小热岛取代* 工业园区对北京市热岛效应的影响远高于住宅区对北京市热岛效应的影 响* 建筑物低矮密集且低植被覆盖区域的温度远远高于建筑物高大稀疏且高植被覆盖区域的温度$ 研究可为政 府部门通过合理规划水体#绿地#工业园区#住宅区等的分布来减轻城市热岛效应的影响提供参考依据$ 关键词 地表亮度温度% 地表亮温& * 地表温度% ]AX& * 城市热岛* 空间分布* 时空变化* 北京 中图法分类号 XM6+"文献标志码 Z"""文章编号 -$$- 4$6$_%.$-)&$! 4$.-! 4--
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北京城市热岛效应时空变化遥感分析
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收稿日期 .$-3 4-. 4$+* 修订日期 .$-6 4$. 4$6 基金项目 国家自然科学基金项目( 基于同化策略的地表温度多模式降尺度方法及其不确定性研究) % 编号" (-.6-!(0& 资助$ 第一作者 杨 敏%-++- 4& !女!硕士研究生!主要研究方向为热红外遥感$ R%#=8" Y#9;%=9r+-i-3!2*B%$ 通信作者 杨贵军%-+60 4& !男!博士!研究员!主要从事定量遥感应用#图像分析处理#!A 集成开发及资源遥感监测等相关技术研究$
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国"土"资"源"遥"感
.$-) 年
分析了 ]AX与城镇化之间的关系* \#H</T等+-+, 在 .$-3 年研究了 ]AX与不透水面面积及海拔的关系* A</9 等+.$, 在 .$-3 年通过时空融合方法分析了武汉 市连续 .3 #间高空间分辨率城市热岛效应发展模 式及其与 [eda#不透水面面积及植被覆盖度之间的 相关关系* 许飞等+.-, 在 .$-( 年在 KBHH/8模型中利 用 X\数据模拟了城市屋顶在不同反射率下对太阳 辐射的吸收过程进行模拟!结果表明( 白屋顶计划) 能有效缓解城市热岛效应$
成一个低压区!使生产#生活中产生的各种大气污染 物在热岛中心区域聚集!危害人们的身体健康甚至 生命+0, $ 因此!城市热岛效应的大小及模式已成为 对许多城市气候研究的主要问题$ 对城市热岛效应 的研究方法主要有气象资料分析法+3, # 布点观测 法+6, #数 值 模 拟 化 法+), 和 卫 星 遥 感 技 术 法++ 4-$, ( 种!其中卫星遥感技术法因能够大面积同步观测#时 效性强#空间分辨率高而被广泛利用$ 目前!大量卫 星遥感数据己应用于城市热岛效应研究!如 [cZZI ZdKVV+--, ! X/GG#IZgL# \ceaA IZAXRV+-., ! F` 4 .P+-!, 和 ]#9,D#HX\IRX\5IXaVA+-( 4-3, 等数据$ 国 内外学者对城市热岛效应的遥感研究主要有" U#88B 等+-6, 在 -++! 年通过分析城乡归一化植被指数% 9BGW %#8=b/, ,=::/G/9*/S/;/H#H=B9 =9,/7! [eda& 及 ]AX差 异!评 估 了 最 低 气 温 对 城 市 环 境 的 的 影 响* P</9 等+-), 在 .$-3 年使用 [eda从不同时期的遥感影像 中提取深圳市土地利用 I覆盖信息!分析其与热红外 波段反演的 ]AX之间的关系!并通过城市不透水面
$"引言
改革开放以来!我国城镇化政策多次变动!大体 经历 ( 个 阶 段" 城 镇 化 恢 复 发 展 阶 段 % -+6)-+)( 年 & * 城 镇 化 平 稳 发 展 阶 段 % -+)(--++. 年& * 城镇化加速发展阶段%-++.-.$$! 年& * 城镇化统筹发展阶段%.$$! 年至今& +-, $ 现在!中国 人口大约有 ($E居住在城市!快速的城镇化进程带 来了诸多生态环境问题!城市表面热岛效应及其变 化就是其中最为严重的问题之一+. 4!, $ 城市热岛效 应指 的 是 城 市 中 央 区 域 的 地 表 温 度 % 8#9, DLG:#*/ H/%C/G#HLG/!]AX& 明显高于郊区等城市边缘的 ]AX! 温度差值越大表示城市热岛效应越强!反之!温度差 值越小表示城市热岛效应越弱+( 40, $ 交通#工业#商 业和住宅区等人为热源的加剧导致热岛中心区域近 地面气温高#空气密度小#气压低!大气做上升运动! 与周围地区形成气压差异!从而在城市中心区域形
摘要 为了从城镇化进程角度研究自 -+)0 年以来北京市城市热岛效应的时空变化特点!利用 6 期夏季的 ]#9,D#H X\IRX\5IXaVA 遥感影像数据反演地表亮度温度以代替地表温度% 8#9, DLG:#*/H/%C/G#HLG/!]AX& * 然后将其用于 城市热岛效应的一系列定性和定量分析!揭示出北京市热分布以及城市热岛效应特征$ 研究结果表明" 高温区 域和亚高温区域不断地由郊区向城区集中!但东西城区% 东城区和西城区& 的高温区域表现出明显的下降趋势!大 范围热岛被零星分布的小热岛取代* 工业园区对北京市热岛效应的影响远高于住宅区对北京市热岛效应的影 响* 建筑物低矮密集且低植被覆盖区域的温度远远高于建筑物高大稀疏且高植被覆盖区域的温度$ 研究可为政 府部门通过合理规划水体#绿地#工业园区#住宅区等的分布来减轻城市热岛效应的影响提供参考依据$ 关键词 地表亮度温度% 地表亮温& * 地表温度% ]AX& * 城市热岛* 空间分布* 时空变化* 北京 中图法分类号 XM6+"文献标志码 Z"""文章编号 -$$- 4$6$_%.$-)&$! 4$.-! 4--