《遙感解譯與制圖》課程設(shè)計實(shí)驗(yàn)報告-基于ASTER數(shù)據(jù)的長春熱島效應(yīng)研究.doc

遙感解譯與制圖實(shí)驗(yàn)報告 實(shí) 驗(yàn) 名 稱基于ASTER數(shù)據(jù)的長春熱島效應(yīng)研究班 級： 620707日 期： 2010.6.14 成 員：目錄前言：3研究背景：4研究意義：4研究現(xiàn)狀：5研究內(nèi)容：5研究區(qū)概況：6技術(shù)路線：7實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：8一 用Envi對ASTER數(shù)據(jù)熱紅外波段進(jìn)行波段拆分。8二 在Envi中對拆分的波段數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度發(fā)射率分離。9三 在ERDAS中將發(fā)射率文件轉(zhuǎn)換成img格式，并進(jìn)行裁剪。11四，在ERDAS中建模，進(jìn)行溫度的反演，小組采用了ASRER官方溫度反演公式ASTER TES。14A 在ERDAS中建模計算16B，二，三兩步公式，用計算器計算。20C，計算輻射率20D,計算溫度T22五，對13和14波段進(jìn)行分析。26對其進(jìn)行溫度分級設(shè)色。結(jié)果分別如下：26課題的展望：33參考文獻(xiàn)：33前言： 熱紅外遙感是研究地表熱輻射特性的重要手段之一，遙感反演陸地溫度可獲得地表溫度空間差異，而地表溫度是地球表面能量平衡和溫室效應(yīng)的一個重要指標(biāo)，是區(qū)域和全球尺度地表物理過程的一個關(guān)鍵因子。在城市熱島研究、農(nóng)業(yè)干旱監(jiān)測及區(qū)域溫度變化等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。與TM、MODIS數(shù)據(jù)相比，ASTER數(shù)據(jù)具有較高的空間分辨率和波譜分辨率，特別是ASTER數(shù)據(jù)中的第13和14波段，在反演區(qū)域地表溫度方面具有良好的應(yīng)用前景。應(yīng)用ASTER數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，采用ASTER官方算法，對長春地區(qū)地表溫度進(jìn)行反演，求算研究區(qū)的NDVI值并對地物進(jìn)行分類，簡單分析地物類型、NDVI與溫度的相關(guān)性。關(guān)鍵詞：ASTER；溫度反演；地表溫度研究背景： 隨著世界的發(fā)展，人口的增多，城市化的進(jìn)程不斷加快，一座座新城市不斷被建起，人類文明因此高速發(fā)展。但是不可避免的，人類的擴(kuò)建也產(chǎn)生了惡果。其不僅對環(huán)境造成了破壞，對自身也有不小的影響。其中，城市熱島效應(yīng)是一個突出的現(xiàn)象。其具體表現(xiàn)為城市相對于周圍郊區(qū)溫度明顯偏高，如同露出水面的島嶼。 城市熱島效應(yīng)有促進(jìn)光化學(xué)煙霧，加重污染，增加能耗，使人中暑等壞的影響。研究意義： 城市熱島是衡量城市環(huán)境質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。研究城市熱島與地物之間的關(guān)系，從而可以從生態(tài)學(xué)角度論述了改善城市熱島的影響，進(jìn)而提出改善城市熱島效應(yīng)的建議。研究現(xiàn)狀： 城市熱島效應(yīng)的研究可歸結(jié)為對溫度反演的研究。 傳統(tǒng)的地表溫度反演是通過地面有限觀測點(diǎn)的觀測數(shù)據(jù)來推論分析區(qū)域地表溫度的空間差異，隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，快速獲取區(qū)域空間信息成為可能，這也使熱紅外遙感及地表溫度反演成為遙感研究的一個重要領(lǐng)域。由于精確測量地表溫度具有一定的難度，陸面溫度反演成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)之一，隨之形成了許多實(shí)用的地表溫度反演方法，比如劈窗算法、單窗算法以及多通道算法等，針對比較流行的遙感影像如Landsat、MODIS等使用，對于ASTER遙感數(shù)據(jù)的地表溫度反演算法較少。目前ASTER溫度產(chǎn)品官方采用的反演方法是ASTER TES。亮度溫度雖然與實(shí)際有一定誤差，誤差范圍一般在13，但是對于大范圍研究誤差還是在允許范圍之內(nèi),或者采用一定的誤差減小方法可以降低誤差的影響。研究內(nèi)容： 小組用的原始數(shù)據(jù)是長春09年12月19日的ASTER數(shù)據(jù)。ASTER 數(shù)據(jù)有 14 個波段組成， 1 - 3 波段為可見光/近紅外(VNIR)波段空間分辨率為 15m ， 4-9 波段為短波紅外(SWIR)波段空間分辨率為 30m ， 10-14 波段為熱紅外（TIR）波段空間分辨率為 90m 。 ASTER數(shù)據(jù)具有較高的空間分辨率和波譜分辨率，特別是ASTER數(shù)據(jù)中的第13和14波段，在反演區(qū)域地表溫度方面具有優(yōu)勢。小組對熱紅外的五個波段分別進(jìn)行了溫度反演，特別對13和14波段的溫度圖像進(jìn)行了溫度分級設(shè)色，并進(jìn)行了相關(guān)的分析。ASTER數(shù)據(jù)研究區(qū)概況： 長春市地處北半球中緯地帶，歐亞次大陸東岸的中國東北松遼平原腹地，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候。年平均氣溫4.8，最高氣溫395，最低氣溫-398，在全國干濕氣候分區(qū)中，地處濕潤區(qū)向亞干旱區(qū)的過渡地帶。市中心位于東經(jīng)12519，北緯4353。本文研究區(qū)域包括長春市城區(qū)和部分郊區(qū)。技術(shù)路線：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：一 用Envi對ASTER數(shù)據(jù)熱紅外波段進(jìn)行波段拆分。二 在Envi中對拆分的波段數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度發(fā)射率分離。三 在ERDAS中將發(fā)射率文件轉(zhuǎn)換成img格式，并進(jìn)行裁剪。四，在ERDAS中建模，進(jìn)行溫度的反演，小組采用了ASRER官方溫度反演公式ASTER TES。其中光譜輻射亮度是在ERDAS中轉(zhuǎn)換獲得的。A 在ERDAS中建模計算點(diǎn)擊運(yùn)行模型，獲得。B，二，三兩步公式，用計算器計算。C，計算輻射率點(diǎn)擊運(yùn)行模型，獲得。D,計算溫度T點(diǎn)擊運(yùn)行模型，獲得T, 分別進(jìn)行就獲得了。數(shù)據(jù)統(tǒng)計及圖像如下圖。五，對13和14波段進(jìn)行分析。 對其進(jìn)行溫度分級設(shè)色。結(jié)果分別如下： 13波段溫度圖像： 統(tǒng)計圖：上圖可以發(fā)現(xiàn)城市整體溫度明顯高于周邊地區(qū)，呈現(xiàn)熱島現(xiàn)象。從下圖可以發(fā)現(xiàn)，植被覆蓋大，水體面積大的地區(qū)溫度明顯低于周邊溫度。這說明植被水體對減弱城市熱島效應(yīng)影響有一定的作用，可以指導(dǎo)城市的規(guī)劃。 14波段溫度圖像： 統(tǒng)計圖： 對14波段溫度圖像進(jìn)行分析，也能得到相同的結(jié)果。課題的展望：對于長春地區(qū)的城市熱島效應(yīng)的研究，可以就一下幾個方面進(jìn)行深入的研究。1，溫度反演算法的研究。2，結(jié)合長春地區(qū)土地地類解譯圖和長春地區(qū)的溫度圖像進(jìn)行分析，獲得影響溫度的主要因素，并提出解決辦法和建議。參考文獻(xiàn)：1.張科平