近15年北京城区植被覆盖遥感监测及其对热环境影响研究
【摘要】：近几十年北京经济快速发展,产业结构实现了转型,城市功能结构和布局急剧调整,城市空间迅速扩张。快速的城市建设导致下垫面(植被、不透水层等)发生极大改变,人口密集、工业发达、人为热排放较多等导致城区温度普遍高于郊区。近些年,人们对生态环境关注密切,热岛作为影响城市环境的重要因素也越来越受到重视,其与城市下垫面的关系也日益成为研究的重点。
本文结合实际选取地表变化较大的北京六环以内为研究区,以1996、2002、2005、2009年的Landsat TM/ETM+为数据源。结合覃志豪单窗算法反演了地表温度,为开展城市热岛时空变化研究提供了数据源。综合线性光谱分离模型和模糊模型各自的优点,经过MNF变换、PPI指数计算、N维可视化分析后,使用FCM算法估算植被覆盖度,改进其传统流程。
以多角度分析了北京城区热岛、植被覆盖空间变化规律。制作东北—西南的地表温度剖面线,证明其呈现“两头低、中间高”的形式,并且北京站等地均出现了逐年增温的趋势；利用均值—标准差法地刻画地表温度场的分布,将次高温区和高温区纳入热岛区：发现1996-2005年热岛区范围在扩张,面积比重从34.3%升至36.0%,到2009年范围有所缩小。热岛强度从1996年的7.91降到2005年的4.85,热岛区分散。1996年到2009年植被覆盖度也发生了巨大的变化：低覆盖面积比重稳步增长；1996-2002年中覆盖面积缩小了513.5km2,2002-2009年中覆盖面积有了大约0.26%的微幅增长；高覆盖和全覆盖面积和比重也基本呈逐年下降的趋势,但近几年速度变缓。
本文还进行了植被覆盖与地表温度关系的探讨性研究,以2002年地表参量为例,借鉴景观生态学知识,建立植被覆盖景观格局指数,围绕植被覆盖格局如何影响热环境进行深入的分析。发现：LST不受NP的影响；CONTAG与LST具有较强的负相关关系,CONTAG的值每升高1,将带来0.19℃的降温效果；SHEI与LST呈正相关关系,SHEI指数值每升高0.1,将使地表温度升高1.3℃。
【关键词】：地表温度 植被覆盖度 空间变化规律 植被覆盖格局 【学位授予单位】：首都师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP79
【目录】：
- 摘要4-5
- Abstract5-7
- 目录7-9
- 表目录9-10
- 图目录10-11
- 第一章 绪论11-20
- 1.1 引言11
- 1.2 立题目的与研究内容11-12
- 1.3 国内外相关研究进展12-15
- 1.3.1 城市热环境研究进展12-14
- 1.3.2 地表温度反演研究进展14-15
- 1.3.3 植被覆盖度估算研究进展15
- 1.4 研究区概况15-16
- 1.5 关键技术路线16-20
- 1.5.1 地表温度反演18
- 1.5.2 植被覆盖度估算18-19
- 1.5.3 植被覆盖格局对热环境的影响19-20
- 第二章 数据源与数据预处理20-30
- 2.1 数据源20-22
- 2.2 影像辐射校正及几何纠正22-29
- 2.2.1 辐射校正22-26
- 2.2.2 几何纠正26-29
- 2.3 影像裁剪29-30
- 第三章 地表参数遥感定量反演30-40
- 3.1 NDVI提取30
- 3.2 地表温度反演30-34
- 3.2.1 地表温度反演基本步骤30-32
- 3.2.2 参数选取与温度反演32-34
- 3.3 植被覆盖度估算34-40
- 3.3.1 线性光谱分离模型34-37
- 3.3.2 模糊模型37-38
- 3.3.3 改进的FCM算法估算植被覆盖度与验证38-40
- 第四章 北京城区热岛、植被覆盖空间变化规律研究40-52
- 4.1 城市热岛空间格局及强度变化规律40-48
- 4.1.1 地表温度剖面线分析40-42
- 4.1.2 城市热岛变化定性分析42-46
- 4.1.3 城市热岛变化定量分析46-48
- 4.2 植被覆盖度空间变化规律48-52
- 4.2.1 植被覆盖变化定性分析49
- 4.2.2 植被覆盖变化定量分析49-52
- 第五章 植被覆盖格局对地表温度影响研究52-60
- 5.1 植被覆盖与地表温度的关系52-53
- 5.2 景观空间格局分析法及景观指数计算53-57
- 5.2.1 景观指数计算53-55
- 5.2.2 植被覆盖景观指数及地表平均温度空间格局55-57
- 5.3 植被覆盖度景观指数与地表平均温度相关分析57-60
- 第六章 结论与展望60-63
- 6.1 主要结论60-61
- 6.2 研究特色与创新61-62
- 6.3 研究不足与展望62-63
- 参考文献63-68
- 致谢68
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