基于ETM 数据连云港市部分城区的温度反演与分析

论文总字数：9519字

摘 要

地表温度是地球环境研究中不可缺少的一部分，是研究区地表能量平衡的重要参数之一，地表温度在天气预报，气候变化、水文、生态环境等方面有着重要的应用。为了研究连云港市主城区地表温度的分布及地表温度与土地利用之间的关系，研究采用辐射传输方程法反演出连云港市主城区的地表温度，并对其进行了相关分析。结果表明不同的土地类型地表温度差异明显，总体上为城区地表温度最高，植被农田次之，水体的温度则为最低，这很好地反映了热岛效应。

关 键 字：温度反演；地表温度；ENVI；植被覆盖；热岛效应

Abstract：Land surface temperature is one part of the indispensable to study the earth"s environment, is one of the important parameter in the surface energy balance over the study area, the surface temperature in weather forecasting, climate change, hydrological and ecological environment have important applications. In order to study the relationship between Lianyungang city land surface temperature distribution and the surface temperature and land use between is studied by means of radiative transfer equation inversion of land surface temperature of Lianyungang City, and carries on the relevant analysis. The results showed that the surface temperature of different land types was significantly different, and the highest land surface temperature was the highest in the whole city, and the vegetation farmland was the second, the water temperature was the lowest, which well reflected the heat island effect.

Keywords: Temperature retrivel; surface temperature; ENVI; vegetation cover; heat island effect

目 录

1前 言 4

2区域概况与实验数据 4

2.1区域概况 4

2.2 实验数据 4

3地表温度反演 5

3.1遥感影像的几何校正 5

3.2计算植被覆盖度 5

3.3比辐射率的计算 6

3.4辐射定标 7

3.5辐射亮度 8

3.6反演地表温度 9

4结果与分析 9

4.1研究区土地覆盖类型分类 9

4.2研究区地表温度的分布 10

4.3土地利用与地表温度的关系分析 11

4.3.1城市发展与地表温度的关系 12

4.3.2植被覆盖度与地表温度的关系 13

4.3.3水体与地表温度的关系分析 13

结 论 15

参考文献 16

致 谢 17

1前 言

地表温度是地球环境研究中不可缺少的部分，它是研究能量是否平衡的重要参考数据。地表温度在大气与地表的物质与能量交换、天气预报、气候变化等方面有重要的作用^[1]。卫星热红外遥感目前为获取地表温度分布状况的重要方法之一。近几年来，遥感技术发展迅速，其应用也在不断地深化，遥感技术的发展使得基于遥感影像反演地表温度的方法越来越多。地表温度反演算法主要有:辐射方程法、 单窗算法^[2-3]和单通道算法^[4]。为了研究连云港市主城区的地表温度及地表温度与土地利用之间的关系，论文以2000年9月16日成像的连云港市部分地区的LandsatETM 数据为研究对象，用辐射传输方程法对连云港市主城区地表温度进行反演。因为辐射传输方程法简单易懂，而且反演的精度也很高，所以论文采用辐射传输方程算法对研究区进行温度反演。

2区域概况与实验数据

2.1区域概况

连云港市，简称连，因为面朝连岛背对云台山，所以得名连云港，连云港位于江苏省东北方向，是一座沿海城市。连云港东边临靠黄海，与日本、韩国、朝鲜三个国家隔海相望，北边与山东省日照市接壤，西边与山东省临沂市、江苏省徐州市接壤，南边与江苏省宿迁市、淮安市和盐城市三市接壤。东西最大横距约129千米，南北最大纵距约132千米。连云港市的土地总面积为7499.9平方千米，水域面积为1759.4平方千米，现建成的市区的面积大约为120平方千米。

连云港市气候类型属于温暖带湿润性季风气候。既有暖温带的气候特征，在云台山南麓又有北亚热带的气候特征，既有南北气候过渡带的气候特征，又有海洋向内陆过渡地带的气候特征。气候总特点是四季分明，气候温和，光照充足，雨量适中，雨热同季，形成的农业气候资源比较丰富，连云港市气候宜人，温度适中，适合人口居住。

2.2 实验数据

论文采用的是中国地理空间数据云（http://www.gscloud.cn/）提供的Landsat7ETM 遥感影像,选取的为天气晴好云量少的数据。数据获取轨道号为120/36，成像时间为2000年9月16日02:25:54.0，太阳高度角为51.8101°，太阳方位角为142.1189°。

3地表温度反演

3.1遥感影像的几何校正

由于传感器本身的问题、空气折射、地球曲率等原因，常会使遥感影像发生几何变形，为了纠正这些外界因素导致的图像变形，在使用之前要进行几何校正。几何校正主要步骤为：采集控制点，选择纠正模型，重采样等。几何校正所需数据有研究区遥感影像图和研究区标准地图，主要步骤为：打开所需数据→启动几何校正模块→采集控制点→输出校正结果→校正结果检验。

影像图校正之后要进行研究区的裁剪，将研究区之外的区域去除，研究采用的是通过ENVI的Roi Tools进行裁剪。详细步骤为：打开之前校正好的连云港市影像图，在ENVI主菜单上面选择Region of interest Tool面板；对照着连云港市标准图画出所需的研究区，绘制多边形，并保存Roi；经过其它步骤处理之后最终的到所需要的研究区影像图，结果如图1所示。

图1 连云港市部分城区影像图

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