基于时间序列分析的地表温度变化过程探讨

地表温度是地表与大气相互作用过程中的最重要的物理学参量之一。然而地表温度是一个动态的热平衡参量,受到地表能量平衡过程特别是大气湍流的影响,是一个动态变化的时间序列过程参量。为研究地表温度受大气湍流影响的机理和规律,选择西藏当雄和北京顺义地区为试验区,开展野外观测试验,对两个试验区的大气湍流通量数据和地表温度连续观测数据进行时间序列分析。定义了一个表征地表温度变化特征的参量——地表温度变化特征量,并通过时间序列分析的方法,分别对两个试验区的数据,建立了传递函数模型,并通过系数的置信区间讨论了两地模型的有效相等性。     

基于局部非线性地理加权回归模型的地表温度降尺度算法研究

地表温度(land surface temperature, LST)是反映地表状况的一个重要参数,能对地表-大气相互作用过程进行描述。由于受到卫星热红外传感器成像条件的制约,获取的卫星热红外遥感图像存在时间分辨率、空间分辨率难以兼顾的问题,导致反演的LST数据难以得到深入应用。采用LST降尺度算法可以解决此矛盾,获得高时空分辨率的地表温度数据。目前LST降尺度模型逐步由全局模型转向局部模型,但局部降尺度模型忽略了非线性关系。针对此问题,提出基于局部非线性地理加权回归(non-linear geographically weighted regression, NL-GWR)的地表温度降尺度算法。选择合适的研究区域,并分别选取归一化差异植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)、归一化差异建筑指数(normalized difference build-up index, NDBI)以及数字高程模型(digital elevation model, DEM)作为辅助参数进行LST降尺度,将中分辨率成像光谱仪(moderate resolution imaging spectroradiometer, MODIS)地表温度空间分辨率从1 000 m提升到100 m,并将基于地理加权回归(geographically weighted regression, GWR)与NL-GWR模型的降尺度结果进行对比分析。实验结果表明,考虑非线性关系的NL-GWR模型要优于GWR线性模型,能够获得较低的均方根误差(1.96 ℃)和平均绝对误差(1.63 ℃)。     

基于MODIS数据的巴丹吉林沙漠冬季暖岛空间分布特征及其研究

使用遥感与地理信息系统技术,利用2012年12月-2013年2月的MODIS地表温度数据产品对巴丹吉林沙漠地区冬季地表温度进行研究.将巴丹吉林沙漠分为湖泊区、沙漠外围区和沙漠周边区3个区域,旨在对3个区域的白天和夜晚地表温度进行研究对比.结果显示位于巴丹吉林沙漠腹地的湖泊区冬季白天和夜晚平均地表温度为6.10?C和-14.37?C,沙漠外围区分别为4.25?C和-15.44?C,沙漠周边区分别为4.07?C和-14.29?C,存在沙漠腹地湖泊区地表温度明显高于沙漠其他区域的"暖岛效应",其形成机制可能与远程地下水补给湖泊群有关.     

祁连山西缘戈壁过渡带地表温度对气候变化的响应

采用肃北气象站1973-2010年地表温度和相关的气候要素实测资料,利用小波分析法等统计方法,分析戈壁过渡带地表温度对气候变化的响应特征.结果表明:近年来戈壁过渡带地表温度呈显著上升趋势,其中冬季上升0.85℃/10a,最为突出,春一秋季基本为0.19～0.45℃/10a;年平均地温在1986年前后发生了由冷向暖的突变.利用观测站平均气温、年日照时数、年平均蒸发量资料以及春季平均风速与地表温度建立关系模型,表明拟合所得的地表温度与观测值之间的误差分别在0～1.2,0～1.3,0～1.5,0～2.2的小范围内波动.这说明地表温度对平均气温、年日照时数、年平均蒸发量资料以及春季平均风速都存在响应,其中风速对地表温度的变化具有突出的响应特征,即地表温度与风速之间表现为风速增大地表温度上升,或风速减小地表温度降低的特征.     

基于地表裸露度和地表反照率影响的喀斯特地区热环境变化分析

在自然和人为因素的影响下,喀斯特地区地表覆盖受到破坏,导致大面积地表裸露,同时影响着地表反照率的变化,进而引起周围地表温度发生改变。以典型喀斯特区域安顺市为例,基于大气校正法反演2006—2017年地表温度,并结合同时期的地表裸露度和地表反照率变化情况分析喀斯特地区热环境变化特征。结果表明:地表裸露度、地表反照率与地表温度在空间上整体变化趋势相一致,是影响地表温度的因素之一;在时间上呈持续下降趋势,地表裸露度总体下降了53%,地表反照率和地表温度分别下降了37.1%和2.4%,表明热环境得到有效改善;地表裸露度,地表反照率与地表温度均呈线性正相关,地表温度随着地表裸露度和地表反照率的增加而上升,反之,地表温度则会降低。     

城市热岛效应与地表特征参数的定量研究

本文以山东省济南市为研究区对比分析了归一化植被指数(NDVI)、归一化建筑指数(NDBI)、归一化水汽指数(NDMI)三种主要地表特征参数在表达热岛效应方面的有效性。首先利用TM影像反演地表温度,对局部区域逐像元和对区域总体分析的方法,分析了三种指数与地表温度之间的关系,结果表明:NDMI与地表温度的相关性最高,是三者之中能较好评价城市热岛效应的地表特征参数。     

基于球谐变换及负荷响应解算地表三维形变

地表水储量发生大幅度迁移时会引起周边区域的地表形变,严重时导致地质灾害的发生,因此,对地表形变的监测预测具有重要意义。针对该现象提出一种基于球谐变换及负荷响应理论解算由于水体大幅变化引起的地表三维形变的方法。模拟以水体为质量中心的载荷模型时,基于研究区域的数字高程模型(digital elevation model, DEM)数据创建平均水厚栅格矩阵,其空间分辨率可精确至1.1 km左右。基于负荷响应理论将平均水厚栅格矩阵进行球谐展开,通过保留更高阶次的谐波信息,解算出更精确的地表三维形变及其时间序列。以三峡水库为实例进行方法验证,反演过程中等效水高的误差率可降低至0.742%,且垂直形变时间序列的趋势与负荷格林方法的解算结果具有较好的一致性。     

基于组合预测方法的安徽经济发展预测

利用最优加权组合法,对时间序列模型、灰色预测模型和神经网络模型进行组合,通过计算确定其权重,得出未来五年安徽省的GDP,同时根据平均绝对百分误差、均方根误差以及泰尔系数,将组合预测模型与单一的预测模型进行比较,得出组合预测模型的精度比单一预测模型预测精度高,并根据组合预测结果可以看出在未来五年安徽省的经济会持续稳定的发展。     

基于Landsat影像的杭州市主城区地表温度和热岛效应研究

城市热岛效应是研究全球变暖的重要问题。为了探究杭州市市区的城市热岛效应问题,基于Landsat数据和辐射传输方程法反演出了杭州市主城区的地表温度,以及通过均值-标准差法进行热岛强度分级,分析了2008年、2013年、2019年的地表温度和热岛效应的时空变化,并研究了地表温度与归一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)的相关性。结果表明：地表温度具有一定的空间分布规律,在靠近钱塘江的区域,地表温度都要明显更高一些;热岛分布也存在一定的时空规律性,钱塘江两侧热岛区域分布相对较广,并有增加的趋势;杭州市主城区的地表温度与NDVI指数呈现出负相关关系,并存在明显的空间异质性。     

洪泽湖区的Landsat TM6地表温度遥感反演和空间差异分析

洪泽湖是江苏省第一大淡水湖,对其周边农业和生态环境具重要意义.LST（地表温度）是区域农业生态环境过程的主要影响因素.本文选择Landsat TM6数据来分析洪泽湖地区地表温度空间差异及其对农业生态环境的影响.首先将TM6数据的DN值转换成亮度温度.在确定了比辐射率、大气透过率和大气平均作用温度之后,就可用单窗算法来计算像元尺度的LST.获得研究区地表温度图像后,接着进行地表温度空间差异分析.结果表明,洪泽湖区陆地与水体温度空间差异明显,而且水体及陆地内部差异同样明显.湿地在水体温度中较低,上游河流注入区水体温度较高.陆地表面温度差异源于地表覆盖类型的差异.     

露天矿排土场植被恢复的小气候变化效应

结合阜新海州露天矿排土场土地复垦工作的进行,通过现场调研与测试,分别对排土场区域不同生态类型条件下的气温、地表温度、地温、土壤水分等实际情况进行了观测,进一步分析得出排土场植被恢复后的小气候变化的生态效应得到明显改善.     

吉林西部地表参数空间分布规律分析

以吉林西部为研究区域,选取2000年7月15日的NOAA/AVHRR资料,利用SEBS模型试算了研究区地表温度、地表反照率、地表发射率、归一化植被指数等主要地表特征参数.分析地表参数在吉林西部的空间分布规律,同时对地表参数之间的关系进行定性的分析,为吉林西部生态环境的研究提供必要的资料.     

基于时间序列对电力系统短期负荷的预测

针对电力系统短期负荷的预测,建立了多元回归和时间序列预测模型,分析了最高温度、最低温度、平均温度、相对湿度、降雨量分别对日最高负荷、日最低负荷、日平均负荷的影响程度,以及预测出短期负荷,应用MATLAB、SPSS进行求解,研究得出:最高温度对日最高负荷、日最低负荷、日平均负荷的影响程度最大,且预测值与实际值的相对误差在允许误差范围内,模型可靠性较高。     

复杂地形下植被指数对地表温度的响应

以地形复杂的湖北省松滋市部分区域为研究区,基于2018年Landsat 8数字影像和ASTGTM2的DEM数字高程数据,在深入研究各种植被指数的基础上,选用地形效应较小的归一化差值山地植被指数(NDMVI),构建决策树模型获得研究区的土地覆盖分类结果,同时将该植被指数应用于大气校正法的地表温度反演,最后分析不同地形条件下植被指数与地表温度的相关性。研究结果表明:NDMVI的决策树分类具有较高的精度;基于NDMVI的地表温度反演方法具有可行性,结果准确性高;陡坡、丘陵、平原等地形下NDMVI植被指数均与地表温度呈负相关性,且相关性显著。     

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.     

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。     

埋管换热器对地表温度影响的模拟分析

为探讨地源热泵系统垂直埋管换热器运行对地表温度的影响,采用数值模拟的方法,基于一定的覆土厚度,结合不同工况下的埋管负荷,建立了地下土壤、钻孔、覆土与外界环境之间的传热模型,对埋管运行期覆土层温度场的变化进行了分析,并对地表温度随覆土厚度的变化规律进行了研究。结果表明,在地埋管的连续换热作用下,埋管周围土壤温度显著变化,且越接近钻孔中心,温度变化幅度越大;钻孔顶部覆土层温度局部变化,随着覆土厚度增加,温差递减;地表温度变化范围及上升幅度与埋管换热量成正比,与覆土厚度成反比;增加覆土层厚度能有效减缓地埋管换热对地表温度造成的热影响,有利于管群区域的红外伪装。     

城市道路交通管控时间与区域长度控制方法

道路交通是时空问题,交通流在时间与空间上应具有相关性,为指导城市道路交通管理,使城市道路交通流管控时间与管控区域长度精确化。从交通流参数、道路长度、交通运行时间之间的关系、时间占有率与空间占有率的定义出发,定义累计时间占有率与累计空间占有率,得出交通流在时间与空间上的等效性。在此基础上,建立了道路交通流时空关系模型,并将该模型用于计算管控时长与管控区域长度,通过实例验证,得出其可精确计算管控时长与管控区域长度,避免了管控资源的浪费。     

南昌市城市热岛效应遥感分析

以南昌市为研究对象,使用Landsat 8影像数据反演南昌市地表温度,从而分析南昌市的热岛效应。采用单窗算法反演地表温度,用同期的MODIS温度数据验证温度反演的精度,得到的相关系数为0. 802 0,说明反演的结果较为准确。将地表温度分为低、次低、中等、次高和高5个等级,并统计了各级别温度面积所占的比例,从而得到南昌市不同行政区热岛效应的强度。最后,将不同温度的面积比例与人口密度和人均GDP拟合,分析人类活动强度对热岛效应的影响。发现次低温区域面积比例与人均GDP拟合曲线呈M型,中温区域面积比例与人口密度呈负相关,次高温和高温区域面积比例与人口密度呈正相关。     

不同土地覆盖类型上地表温度与植被覆盖关系研究——以福州市为例

以ASTER为数据源,提取研究区的地表温度,并从不同土地覆盖类型上分析地表温度与NDVI、植被覆盖度之间的定量关系.结果表明在各土地覆盖类型上地表温度与NDVI、植被覆盖度的线性关系并不明显,而在1%的间隔上平均地表温度与植被覆盖度呈明显线性关系,在0.01间隔上地表温度和NDVI关系呈分段线性关系,利用1%间隔的植被覆盖度更有利于分析地表温度和植被的关系.