环境减灾卫星热红外数据的地表温度反演及LST分布分析——以北京市城八区为例

环境减灾卫星是我国第一个专门用于环境与灾害监测预报的小卫星星座,本文基于该卫星热红外数据,采用Jimenez-Munoz和JoseA.Sobrino提出的普适性单通道算法,反演2009年7月2日北京市区的地表温度,并将反演结果和当天的MODIS地表温度产品进行比较,初步认为HJ-1B热红外数据地表温度反演结果较好.最后依据反演得到的地表温度分布图,以及实测气温数据对北京市区的地表温度空间分布进行了简单分析,不同的地表类型温度相差较大,部分受水体、植被影响的区域也呈现低温区,市区建筑密集区属于高温区,机场温度明显高于周围区域,气温与地温呈现相同的趋势.     

基于RS的陆面温度反演研究进展

陆面温度(LST)是研究地表和大气之间物质交换和能量交换的重要参数,利用遥感方法反演陆面温度已经成为重要的获取陆面温度的途径.回顾了热红外遥感研究,阐述了地表温度反演原理,比较了2种主要的地表温度反演方法,并重点对针对Landsat TM数据的3种温度反演算法进行了对比.利用遥感研究地表温度将向着精确化的方向发展,如何利用反演出的精确地表温度将是更加重要的工作.     

基于LandsatTM／ETM＋的天津地区地表温度时空分布特征研究

以天津地区为研究对象,利用单窗算法对1993年、2001年和2009年3景LandsatTM／ETM＋遥感影像数据进行地表温度反演,将反演结果进行标准差分类后得到地表温度等级图．通过对不同时期地表温度分布进行时空分析,得到天津地表温度高温区在1993年到2009年期间主要集中在中心城区、滨海新区以及两者之间道路沿线等区域,其中,中心城区高温区不断加剧,滨海新区高温区从无到有、由弱到强,变化非常明显．分析结果表明：天津地表温度的空间分布与城市空间结构基本吻合,变化趋势与城市发展基本一致．     

喀斯特城市桂林地表温度时空变化及地物覆盖影响分析

【目的】定量分析喀斯特城市桂林1990—2015年快速扩展对热环境的影响。【方法】提出喀斯特山峰混合像元比辐射率估算方法,对Landsat卫星12景遥感图像用模型反演地表温度并分析地表温度时空变化规律;提出建筑覆盖率、水体覆盖率和裸土率估算方法,反演植被覆盖度、建筑覆盖率、水体覆盖率、裸土率和裸岩率,分析混合像元中各地物覆盖率变化对地表温度的影响。【结果】1)研究地的建筑/道路、喀斯特山峰裸岩、干燥裸土的地表温度相对较高,水体和茂密植被覆盖的喀斯特山峰阴坡地表温度最低,茂密植被覆盖的喀斯特山峰阳坡的地表温度也相对较低;在太阳辐射下,喀斯特山峰阳坡地表温度比阴坡地表温度高1~3 ℃。2)1990—2015年研究地的地表温度高于喀斯特山峰茂密林地的高温像元比例呈逐渐上升的趋势,由61.9%变化到75.2%。3)研究地的地表温度因植被覆盖度、水体覆盖率增加0.1而分别降低0.5~0.7℃,0.2~0.4℃;因建筑覆盖率、裸土率和裸岩率增加0.1而分别升高0.4~0.7℃,0.4~0.6℃和0.3~0.5℃。【结论】喀斯特城市桂林的地表温度明显受人为因素、植被覆盖和地形的影响。
     

地表参量反演与遗传自组织神经元网络联合估算子像元地表温度

在热红外遥感成像模拟中,高空间分辨率的地表温度场景可以由中、低分辨率的热红外遥感数据估算得出。基于可见光 近红外数据反演的若干地表参量和低分辨率的地表温度数据,在二者间引入遗传自组织神经元网络,建立非线性像元分解方法,最终获得高空间分辨率的地表温度场景。利用ASTER卫星产品数据对该方法进行了验证,结果表明： 对于无法直接进行高分辨率地表温度反演,或缺少大量地表先验知识情况下,该方法只需利用两组遥感数据即可估算出不同地表覆盖下子像元地表温度,方法简便易行,精度较高,为快速模拟和估算高分辨率地表温度分布提供了一条新途径。最后对方法的估算精度、适用性及应用前景进行了探讨。     

北京市土地覆盖变化对地表温度的影响

为研究北京市土地覆盖变化对地表温度的影响,选取1991年和2011年的Landsat-5专题制图仪影像,采用单窗算法和基于专家知识的决策树分类方法,提取期间地表温度和土地覆盖变化信息,分析了研究区20年来的土地覆盖变化对地表温度影响的空间分布格局和变化规律。研究结果表明:1991年到2011年间北京市土地覆盖类型的变化改变了地表温度的空间分布特征。在土地覆盖类型未发生变化的区域,6种土地利用类型的地表温度都升高,在土地覆盖类型发生变化的区域,地表温度有升有降,但总体上城市地表温度的空间分布与土地覆盖类型的空间变化格局存在明显的一致性。     

人工神经网络用于含茂基苯并三氮唑基镧系金属有机配合物分解温度的预报

运用人工神经网络(ANNs)对合成的含茂基三氮唑镧系金属有机配合物的分解温度进行了计算预报,ANNs的预报结果与已有数据吻合,没有实验数据的预报结果也显现出良好的规律性,证明神经网络是有机配合物的分解温度预报的一种有效方法.     

地表温度估测土壤含水量

介绍了利用热红外数据,通过地表温度遥感监测土壤水分的方法及其原理.对影像经过一系列预处理工作之后,将图像亮度值D N(TM6)转换为地表温度,利用实时的土壤含水量与地表温度进行相关分析,发现二者之间存在显著的正相关关系,并通过回归分析,初步建立了二者关系的数学模型.基于上述数学模型和地表温度的数字图象,可以得到土壤水分的等级图.     

关于WRF模式模拟到达地表短波辐射的统计订正

太阳能光伏发电预报研究和业务工作迫切需要开展太阳辐射预报技术研究,而中尺度数值模式直接输出的辐射预报与实测值误差较大,有必要对模式输出结果进行解释应用以提高辐射预报的准确率.基于WRF模式逐时输出结果,对模式模拟的2009年8月武汉站到达地表短波辐射进行误差订正.结果表明:1)与武汉站逐时总辐射相关性较高的模式输出因子为:到达地表短波辐射、地表温度、2m气温、2m比湿和云水混合比的垂直积分;2)简单的消除偏差方法对模式预报效果略有改进;3)综合考虑了辐射、温度和水汽条件的MOS预报效果最佳,可使平均绝对百分比误差由模式预报的38.3%减少到22.0%.可见,通过对模式输出结果进行误差订正,能够进一步提高辐射预报的准确率.     

基于ETM遥感影像的城市温度反演及结果分析——以福建省泉州市为例

传统城市温度监测技术方法存在周期长、效率低的问题。而利用热红外遥感影像进行城市温度监测的方法具有准确、简便、实用等特点。利用ETM影像对泉州市进行温度反演,同时针对温度反演结果采用密度分割法进行专题制图,并借助GIS等工具和辅助数据,结合温度反演结果进行分析。结果表明:泉州市区温度分布差异明显,且分布不均匀;不同土地利用类型的地表温度存在较大差异,其中裸地及新开发用地的地表温度表现为异常高值(高于28℃),城区建筑用地地表温度较高(24～28℃),植被及绿化用地的温度较低(20～24℃),水体最低(低于20℃)。估算的结果符合地表水热关系。结果提示,本研究方法能较好地反演出城市地表温度的分布状况。     

气象卫星遥感陆表温度产品在公路路面温度监测中的应用

 使用FY-2G和Himawari-8卫星反演陆表温度产品,以天津境内津蓟高速和山西境内京昆高速有交通站观测的路段为试验对象,开展了卫星反演陆表温度产品在公路路面温度监测中的适用性及应用方法研究。卫星遥感陆表温度能够较好地反映出公路路面温度的日变化特征和逐日变化趋势,两者之间具有较好的相关性。使用线性回归方法,建立了卫星陆表温度的订正模型,并对实时卫星陆表温度产品进行滚动订正,大大降低了卫星反演陆表温度与实际路面温度之间的偏差。夏季时段平均绝对偏差由订正前的6.98℃降低至2.57℃,冬季时段由订正前的3.84℃降低至1.62℃。该方法在2017年5月18日京津冀周边地区一次高温过程路面温度的监测分析中具有较好的应用效果。     

钢箱梁桥SMA沥青路面温度场的数值模型

在设计、铺装SMA沥青路面时，必须考虑对路面工作寿命有重要影响的温度因素。在物理简化的基础上，建立了钢箱梁桥SMA沥青路面温度场分析的数值模型。数值计算的结果与福建厦门海沧大桥及重庆鹅公岩大桥的实际测量数据具有较好的一致性。应用该模型，得到了钢箱梁桥SMA沥青路面温度与路基公路表面的温度及当地气温之间的关系。     

路面结构层温度特征值的估计

基于宁波、大同、广州三地的路面结构温度测站及江苏镇凓高速公路、山东济莱高速公路的现场温度测站超过1年的路面温度数据,从研究路面结构温度日较差、日平均温度和温度正较差之比的基本特征和相互关系着手总结了它们随路面深度的衰减规律并给出了回归式,通过引入"广义"深度坐标z/槡α(z为距离路表深度,α为材料导温系数)消除了路面材料不同引起的差异,提出了用路表温度特征值估计路面结构层任一深度日温度特征值的方法和公式,并推广至任一深度日温度特征值已知的场合,最后利用LTPP(LongTerm Pavement Performance)项目中01-0101(State code-SHRP ID)试验段的数据对模型进行验证.结果表明:本文提出方法和公式在估计路面结构不同深度的日最高温度、日最低温度时具有良好精度,其偏差的均方值不超过2.0℃,偏差的平均值小于0.6℃,可满足工程要求.     

水泥砼路面断板的成因及防治措施

分析了遣咸水泥砼路面裂缝的原因，从施工与设计角度提出了加强土基和基层的施工质量、增加砼路面板的厚度、减少温度和干燥收缩裂缝、完善水泥砼路面的施工工艺等防止水泥砼路面裂缝的措施。     

负重轮橡胶轮缘温度场有限元分析

建立了负重轮橡胶轮缘温度场有限元模型,给出了模型的节点生热率和表面传热系数的计算方法。用ＡＮＳＹＳ有限元分析软件计算了某型负重轮橡胶轮缘的温度场,定量分析了５个参数和对轮缘最高温度的影响。分析结果表明,所建立的有限元模型在实心轮胎温度场分析中切实可行,减小轮缘橡胶的损耗因子,提高橡胶的热导率以及减小负重轮的挂胶厚度,有利于减小负重轮的发热。     

主分量逐步回归在气温预测中的应用

以广东省冬季气温场为预报场,前一年的北太平洋海温场和北半球500 hPa高度场为因子场,分别对它们作标准化处理,然后进行主分量分析,得到主分量矩阵。通过相关分析和逐步回归,求得预报场的主分量与因子场的主分量之间的关系,对预报场的标准化主分量进行反算,得到原始场的拟合和预报。结果显示,广东省冬季气温场前4个主分量(对总方差的累积贡献达到97.5%)的预报方程都通过显著性检验,其方程复相关系数基本在0.9以上。对广东省48个代表站2001-2003年冬季气温进行预测检验,大部分预测结果的残余标准差比同期的样本标准差低,同时回归方程的预报误差略低于实际业务预报误差,因而回归方程对实际天气预报业务工作有一定的参考意义。     

陆面温度劈窗算法的试算对比与应用

应用四种典型的劈窗算法,对南宁市区范围1998～2001年36景NOAA-AVHRR图像数据进行陆面温度的试算对比,并用四个气象观测站点的地面观测数据预测图像相应时刻的地温来与各种算法反演地温相对比.在此过程中,对图像数据进行了大气散射校正,并使用大气散射校正数估算大气水分含量.最后,采用一种劈窗算法制作了南宁市城区陆面温度等值线图,得到比较理想的结果.     

智能控温防冻桥面的构思和设计

中国冬季天气寒冷,路面桥面容易结冰,南方结冰期近1个月,北方时间更长.结冰引起的交通事故和高速公路关闭带来巨大的社会影响和经济损失,故急需采取有效的方法防止路面结冰.利用在桥面铺装层中的钢筋网,修改一个方向的钢筋为钢管,钢管中敷设发热丝,对桥面加热,整个电路使用控制系统根据温度变化自动控制.当桥面温度低于2 ℃时,控温系统自动接通电源,发热丝发热,加热桥面,当桥面温度高于20 ℃时,控温系统自动断开电源,发热丝停止加热桥面,从而实现温度智能可控,并且低温时路面不会结冰,故障时易于检修,车辆能安全通行.     

黄河中下游典型地区农业景观格局的热环境效应——以中牟县为例

利用1988年和2007年的遥感数据,借助于地理信息系统技术,分析黄河中下游地区中牟县农业景观格局动态,采用单窗算法定量反演研究区的地表温度,尝试对农业景观格局的热环境效应进行探讨.结果发现,研究区近20年景观格局变化显著,地表温度对此动态有明显响应.不同景观类型的地表温度差异较大,1988年旱地景观和2007年未利用地景观的地表温度均比河渠高出10℃以上,而本研究区建设用地景观对地表温度影响作用偏小.距河渠景观较近的廊道缓冲区平均地表温度较低,而趋向道路中心线时其缓冲区的地表温度升高.研究表明,相比前人在城市景观热环境效应研究所得结论,农业景观格局对区域热环境有自己独特而重要的影响.     

火灾后建筑构件表面温度模糊识别

为得到准确的建筑构件表面温度,提出了火灾后建筑物内建筑构件表面温度的检测方法,重点介绍了构件外观及火场残留物判定法、宏观检测推定法及微观分析法等推定建筑构件表面温度的方法;在此基础上,引入模糊数学知识,通过建立合理的指标相对隶属度公式和模糊识别模型,可比较准确地判定建筑构件的表面温度,提出的精度检验方法经工程实践证明了其实用性.