一種城市熱島空間分布的評價方法
【專利摘要】本發明提供一種城市熱島空間分布的評價方法，利用遙感衛星獲取待評價區域的熱紅外圖像；制作城區亮溫等級分布圖和城區溫度等級分布圖；城區亮溫等級分布圖：通過所接收的待評價區域各處的熱輻射值計算出對應的地面亮溫，對地面亮溫進行正規化處理；將正規化處理后的地面亮溫按從低到高劃分為N個等級，制成城區亮溫等級分布圖；城區溫度等級分布圖同理；分別計算城區亮溫等級分布圖和城區溫度等級分布圖的間隙度，間隙度越大，說明熱島的聚集度越高，反之則說明熱島聚集度越低。本發明能夠有效的評估不同影像熱島空間分布的差異性，為城市熱島的研究提供了新的思路。
【專利說明】一種城市熱島空間分布的評價方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于環境領域，具體涉及一種城市熱島空間分布的評價方法。
【背景技術】
[0002] 隨著全球城市化的進程加快，城市熱島問題變得越來越突出。由于傳統的地面觀 測方式很難全面掌握城市地面熱島的空間分布情況，因此，利用遙感影像來研究城市熱島 效應已成為主流方式。
[0003] 為了研究城市熱島的發展變化，需要將不同時期的遙感影像的熱紅外波段加以比 較。常規的做法是獲取研究區域的熱紅外影像，根據地表地物的比輻射率來反演地表溫度。 由于地表地物的比輻射率隨季節變化而變化，如何合理的確定地表地物的比輻射率是正確 反演地表溫度的關鍵。
【發明內容】
[0004] 本發明要解決的技術問題是：提供一種城市熱島空間分布的評價方法，能夠有效 的評估不同影像熱島空間分布的差異性，為城市熱島的研究提供了新的思路。
[0005] 本發明為解決上述技術問題所采取的技術方案為：一種城市熱島空間分布的評價 方法，其特征在于：它包括以下步驟：
[0006] S1、利用遙感衛星獲取待評價區域的熱紅外圖像；
[0007] S2、制作城區亮溫等級分布圖和城區溫度等級分布圖：
[0008] 城區亮溫等級分布圖：通過所接收的待評價區域各處的熱輻射值計算出對應的地 面輻射溫度，即地面亮溫，對地面亮溫進行正規化處理，將地面亮溫分布統一到〇?1之間； 參考植被覆蓋度分級體系和亮溫等級體系，將正規化處理后的地面亮溫按從低到高劃分為 N個等級，其中最高等級的地面亮溫所對應的區域定義為熱島，制成城區亮溫等級分布圖；
[0009] 城區溫度等級分布圖：對Sl獲得的熱紅外圖像采用單窗算法進行地面溫度反演， 得到地面溫度，對地面溫度進行正規化處理，將地面溫度分布統一到〇?1之間；將正規化 處理后的地面溫度按從低到高劃分為N個等級，其中最高等級的地面溫度所對應的區域定 義為熱島，制成城區溫度等級分布圖；
[0010] S3、熱島空間分布的評價：
[0011] 分別計算城區亮溫等級分布圖和城區溫度等級分布圖的間隙度，間隙度越大，說 明熱島的聚集度越高，反之則說明熱島聚集度越低。
[0012] 按上述方案，所述的城區亮溫等級分布圖利用ENVI軟件制成。
[0013] 按上述方案，所述的單窗算法為 NDVI (normalized difference vegetation index)閥值法。
[0014] 按上述方案，所述的N個等級為0?25 %、25 %?50 %、50 %?75 %、75 %?100 % 4個等級。
[0015] 按上述方案，所述的Sl利用HJ-IB衛星在IRS-4波段獲取待評價區域的熱紅外圖 像。
[0016] 本發明的有益效果為：采用遙感衛星提供的熱紅外圖像，采用單窗算法提取了地 表溫度，通過對溫度和亮溫進行正規化處理，采用多重分形理論建立了溫度剖面圖，利用間 隙度的概念對城區熱島空間分布進行了定量比較，并將這種評價應用到亮溫影像和溫度影 像中，為城區熱島效應的定量評價提供了新的參考依據。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發明一實施例的城區亮溫等級分布圖。
[0018] 圖2為本發明一實施例的城區溫度等級分布圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合具體實例對本發明做進一步說明。
[0020] 本實施例提供一種城市熱島空間分布的評價方法，包括以下步驟：
[0021] S1、利用遙感衛星獲取待評價區域的熱紅外圖像（本實施例選用HJ-IB衛星在 IRS-4波段獲取）；
[0022] S2、制作城區亮溫等級分布圖和城區溫度等級分布圖：
[0023] 城區亮溫等級分布圖：通過所接收的待評價區域各處的熱輻射值計算出對應的地 面輻射溫度，即地面亮溫，對地面亮溫進行正規化處理，將地面亮溫分布統一到〇?1之間； 參考植被覆蓋度分級體系和亮溫等級體系，將正規化處理后的地面亮溫按從低到高劃分為 N個等級（0?25 %、25 %?50 %、50 %?75 %、75 %?100% 4個等級，分別代表低溫、中 溫、次高溫、高溫），其中最高等級的地面亮溫所對應的區域定義為熱島，利用ENVI軟件制 成城區亮溫等級分布圖；
[0024] 城區溫度等級分布圖：對Sl獲得的熱紅外圖像采用單窗算法（對比輻射率的估 算，米用 NDVI (normalized difference vegetation index)閥值法）進行地面溫度反演， 得到地面溫度，對地面溫度進行正規化處理，將地面溫度分布統一到〇?1之間；將正規化 處理后的地面溫度按從低到高劃分為N個等級，其中最高等級的地面溫度所對應的區域定 義為熱島，制成城區溫度等級分布圖；
[0025] S3、熱島空間分布的評價：
[0026] 分別計算城區亮溫等級分布圖和城區溫度等級分布圖的間隙度，間隙度越大，說 明熱島的聚集度越高，反之則說明熱島聚集度越低。
[0027] 本發明的工作原理為：
[0028] 1、通過IRS-4波段所接收的地面各處的熱輻射值就可以算出對應的地面亮溫。由 于城市熱島關注的是溫度相對強弱的空間分布特點，且城市輻射溫度與低空氣溫呈顯著線 性關系，因此，可以用地面輻射溫度（即地面亮溫）來研究城市熱島。
[0029] 由于城市熱島側重研究的是溫度強弱的空間分布特征，而季節改變的只是亮溫的 強度，不改變亮溫的空間分布。因此，我們對地面亮溫進行了正規化處理，將各自的亮溫分 布統一到0?1之間。正規化的公式如下：
【權利要求】
1. 一種城市熱島空間分布的評價方法，其特征在于：它包括以下步驟： 51、 利用遙感衛星獲取待評價區域的熱紅外圖像； 52、 制作城區亮溫等級分布圖和城區溫度等級分布圖： 城區亮溫等級分布圖：通過所接收的待評價區域各處的熱輻射值計算出對應的地面輻 射溫度，即地面亮溫，對地面亮溫進行正規化處理，將地面亮溫分布統一到0?1之間；參考 植被覆蓋度分級體系和亮溫等級體系，將正規化處理后的地面亮溫按從低到高劃分為N個 等級，其中最高等級的地面亮溫所對應的區域定義為熱島，制成城區亮溫等級分布圖； 城區溫度等級分布圖：對S1獲得的熱紅外圖像采用單窗算法進行地面溫度反演，得到 地面溫度，對地面溫度進行正規化處理，將地面溫度分布統一到0?1之間；將正規化處理 后的地面溫度按從低到高劃分為N個等級，其中最高等級的地面溫度所對應的區域定義為 熱島，制成城區溫度等級分布圖； 53、 熱島空間分布的評價： 分別計算城區亮溫等級分布圖和城區溫度等級分布圖的間隙度，間隙度越大，說明熱 島的聚集度越高，反之則說明熱島聚集度越低。
2. 根據權利要求1所述的一種城市熱島空間分布的評價方法，其特征在于：所述的城 區亮溫等級分布圖利用ENVI軟件制成。
3. 根據權利要求1所述的一種城市熱島空間分布的評價方法，其特征在于：所述的單 窗算法為 NDVI (normalized difference vegetation index)閥值法。
4. 根據權利要求1所述的一種城市熱島空間分布的評價方法，其特征在于：所述的N 個等級為0?25%、25%?50%、50%?75%、75%?100% 4個等級。
5. 根據權利要求1所述的一種城市熱島空間分布的評價方法，其特征在于：所述的S1 利用HJ-1B衛星在IRS-4波段獲取待評價區域的熱紅外圖像。
【文檔編號】G01S17/89GK104406698SQ201410682879
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月24日 優先權日:2014年11月24日
【發明者】龔珍, 吳浩, 黎華, 俞艷 申請人:武漢理工大學