长春地区地表温度反演研究

来源:用户上传      作者:程穆阳　万鲁河　李晓萌

　　摘 要：2013年2月11日，Landsat8卫星成功发射升空，遥感数据有了新的来源。本文分析了现今最适合Landsat8 TIRS传感器特性的单窗算法，并利用现有长春市2015年Landsat8卫星遥感数据对长春市地表温度进行实例反演，分析了长春及周边地区的地表温度及植被分布特征，并以此为根据为长春日后的城市建设提供个人建议。
　　关键词：Landsat8;单窗算法;温度反演
　　中图分类号：P237 文献标识码：A
　　 地表温度在地球便面自然生态环境的研究中，一直是一个极为重要的物理指标。Landsat7的单热红外波段的单窗算法早已被认可并广泛应用与科学研究中，此算法用来反演地表温度的精度高，需要的参数较少。由于band11的不稳定性，本文将band10看作Landsat8的单热红外波段，针对该波段，利用单窗算法对长春植被分布及地表温度进行反演[1]。
　　1 研究区概况
　　长春市是吉林省的省会，地理位置处于北半球中纬度的北温带，地处隆起区与沉隆区之间，形成了自东向西由高至地的地貌特点。长春属于自湿润区向亚干旱区过渡的过度性地带。
　　2 研究内容
　　本文采取了覃志豪单窗算法原理，以热辐射传导方程为基础，针对现有最新的Landsat8卫星遥感数据对长春市地表温度进行反演，因为本文将Landsat8TIRS的band10看作該遥感数据的单热红外波段进行辐射定标，使用已经修正过后的最新参数用于长春地区的温度反演实验，计算地表比辐射率，反演得到长春植被覆盖图像以及较准确的地表温度分布图像，并以此为基础，对长春城市未来规划建设提建议，本研究利用Landsat8数据反演试验区地表温度，并且基于Landsat8数据相对老数据更加精准的温度反演对于城市建设也有着重要指导意义。[2-3]。
　　3 算法原理
　　4 反演结果
　　经实验验证，通过Landsat8遥感数据计算的植被覆盖图像比较吻合长春区域的实际地理植被分布情况。
　　Landsat8遥感数据使用原有LandsatTM/ETM+算法参数进行温度反演误差极大，无法用于科学研究使用。
　　使用修正后的定标参数及算法参数反演地表温度，经与中国气象网获取的当日气温数据对比，反演出的最高气温为17℃，最低气温为2℃，与当日气温误差在3℃以内，反演结果比较准确，单窗算法适用于Landsat8热红外遥感数据反演地表温度的科学研究。
　　5 结论
　　（1）长春市区大部分面积较长春周围郊区温度高4℃以上，符合城市热岛效应原理。
　　（2）长春市区内主要高温地点集中于人民广场、黑水路、红旗街、桂林路等商圈附近。长春市内低温区域主要集中在南湖、北湖、长春西湖、滨河等湖泊或河流附近。
　　（3）长春郊区气温相对城市较低，裸地温度高于森林等高植被覆盖地区温度，低温地区主要集中在净月潭、卡伦水库、八一水库、新立湖水库等湖泊和人工水库。
　　（4）长春绿化建设较好，但城市热岛效应问题依然严重，今后城市建设已就应该经济建设与生态建设并举进行。
　　（5）在缺少大气详细数据以及大气含水量情况下，使用Landsat 8 band10进行地表温度反演，根据精度评估，反演结果与实际情况相符，精度比较准确，但仍然存在一定误差，今后应针对大气水量变化对算法进行进一步修改或者针对Landsat 8 band11不稳定波段提出新的适合的温度反演算法。
　　参考文献：
　　[1]时向勇.复杂地面背景的大气程辐射遥感反演及其应用研究[D].上海大学，2012.
　　[2]李健.长白山地区地表温度反演研究[D].吉林大学，2005.
　　[3]朱文娟.基于ETM+热红外波段的南京地区地表温度反演算法研究[D].南京农业大学，2008.
　　[4]冯文峰.基于TM/ETM数据的城市地表温度研究[D].河南大学，2008.
　　作者简介：程穆阳（1994-），男，硕士研究生，主要从事地理信息系统应用设计与空间数据挖掘研究。
　　*通讯作者：万鲁河（1967-），男，教授，博士生导师。
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