收藏本站
《浙江大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

多源遥感数据和GIS支持下的台风影响研究

邓睿  
【摘要】:中国是世界上受台风影响最严重的国家之一,影响中国的台风主要来自西北太平洋。西北太平洋是全球唯一的一年四季都有台风形成,而且发生频数最多、分布范围最广的海域。台风影响范围很广,既能带来狂风、暴雨、风暴潮等灾害,又具有缓解干旱、降低高温等有益的作用。改革开放以来,中国的社会经济得到了飞速的发展,人口和社会财富高度集中,更容易受到台风的影响。研究台风的影响,意义深远。 本研究首先利用1971-2008年登陆中国热带气旋的最佳路径资料,结合地理信息系统GIS(Geographic Information System)研究热带气旋在中国的时空分布特征;然后使用MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)1B影像,经过一系列预处理,反演地表温度;再利用植被供水指数,结合AMSR-E (Advanced Microwave Scanning Radiometer-Earth Observing System)土壤湿度研究台风缓解干旱,并使用气象站点实测日最高气温和AMSR-E地表温度数据研究台风降低高温影响;最后基于HJ-1影像研究台风带来降雨引起水库水体面积变化和滑坡泥石流灾害,以及台风影响植被生长。研究的主要方法和结论如下: 1登陆中国热带气旋的时空分布特征 利用1971-2008年登陆中国热带气旋的最佳路径资料,从频数、强度和登陆地点等方面分析登陆中国热带气旋的时空分布特征。结果表明20世纪70年代初是热带气旋登陆中国的高发期,20世纪90年代末是热带气旋登陆中国的低发期。热带气旋登陆主要集中在7-9月,登陆热带气旋个数总体上以8月为中心,成对称减少分布。77%的登陆热带气旋强度都在风力10级以上。热带气旋登陆的地点主要在广东、台湾、海南、福建、浙江和广西等东南沿海省份。统计2004-2008年期间每次热带气旋每6小时的七级和十级风圈半径,分析风圈半径与热带气旋近中心最大风速之间的关系,重建历史热带气旋的风圈半径,并在GIS的支持下,可视化1971-2008年热带气旋在中国的空间分布,可以看出热带气旋对中国的影响从沿海到内陆逐渐减弱,海南、台湾以及其它东南沿海地区影响最为严重。 2 MODIS 1B影像预处理及地表温度反演 MODIS 1B是MODIS的1级产品,是将探测到的数据信号按一定比例缩放成16位整数值SI(Scaled Integer)保存的文件。利用MODIS 1B数据的SI值反演地表反射率,需要经过辐射校正(辐射定标和大气校正)、几何校正、去边缘重叠(bow-tie效应)等预处理,而且为了获取研究区全覆盖资料,通过检测去除云、多天影像去云后拼接得到研究区的反射率。地表温度通过分裂窗算法反演,该方法使用MODIS 1B影像的可见光、近红外和热红外波段,通过Planck方程由辐亮度计算亮度温度;通过大气水汽含量、温度校正函数和视角校正函数求算大气透过率;基于植被覆盖率来估算地表比辐射率。最后结合估算出来的亮度温度、大气透过率和地表比辐射率三个因素计算地表温度。 3台风缓解干旱和降低高温影响的遥感评估 台风带来的降雨能缓解干旱,而且由于台风期间云层增厚,减少了地表大气对太阳辐射的吸收,温度降低。本研究利用多源遥感数据评估台风缓解干旱和降低高温影响。 (1)首先使用地面实测降雨量资料计算台风“海棠”影响前研究区的降水距平来分析台风影响前研究区的干旱状况;再利用MODIS 1B数据计算的归一化差值植被指数(Normalized Difference Vegetation Index, NDVI)和反演的地表温度(Land Surface Temperature, LST)计算植被供水指数(Vegetation Supply Water Index, VSWI),植被供水指数从植被生长和地面温度两个方面来监测干旱状况。通过对比台风“海棠”前后植被供水指数的变化,分析由于受台风影响,研究区干旱状况的变化;另一方面利用台风“海棠”前后AMSR-E土壤湿度的变化来反映台风缓解干旱。台风后研究区的平均植被供水指数由18.62增大到20.67,而平均土壤湿度由35.70%增大到52.37%。二者都增大,说明研究区的干旱状况得到了缓解。 (2)台风“海棠”影响研究区期间,研究区各气象站点的实测日最高气温都大幅下降,平均下降8.6℃。由于气象站点是单点数据,点不能反映面的温度变化,而MODIS等光学影像在云雨较多的台风期间,又很容易受到云的影响,所以本研究使用不受云影响的微波AMSR-E数据。通过对比台风“海棠”前后三天的平均AMSR-E地表温度来反映台风对地表温度的影响。由于AMSR-E地表温度和实测日最高气温之间有一定差距,所以利用实测日最高气温来订正AMSR-E地表温度。台风后研究区订正后的平均AMSR-E地表温度明显下降,由34.51℃降低为29.53℃。 4台风引起的灾害遥感评估 首先对HJ-1星影像进行了一系列预处理,然后从台风前后台湾曾文水库水体面积的变化、台风导致台湾小林村滑坡泥石流以及台风大风影响植被生长三个方面来反映台风引起的灾害。 (1)利用台风“莫拉克”前后多时相的HJ-1影像,通过去相关拉伸光谱增强方法减小波段间的相关性,再利用最大似然分类法分类,提取多时相台湾曾文水库水体信息。经过去相关拉伸的各时相影像总体分类精度达90%以上,Kappa系数也达0.9以上,精度明显高于没有进行去相关拉伸光谱增强的分类精度。台风前曾文水库面积为10.72km2,台风带来的强降雨使曾文水库水位暴涨,台风后第五天影像上提取的水库水体面积为14.81km2。监测台风对水库水体面积的影响,可以为合理地调度泄洪,保证水库下游的安全提供决策依据。 (2)利用台风“莫拉克”前后多时相的HJ-1影像,通过基于去相关拉伸光谱增强的最大似然法分类,提取台风前后由于台风暴雨使小林村后山发生滑坡泥石流灾害而引起各种地类的变化。结合TRMM资料分析台风降雨情况,并辅以DEM资料,形成3D视图分析滑坡泥石流灾害。各时相影像的总体分类精度都高于90%,Kappa系数也都大于0.9。台风后小林村后山植被区域变成裸地,呈现较清晰的滑坡边界和形态特征,并在河流处形成明显的泥石流洪积扇沉积区,滑坡泥石流(包括泥石流沉积区)总面积约2.92km2,3D视图更直观的反映小林村滑坡泥石流灾害的发生。 (3)由于HJ-1影像会受到云的影响,在台风“莫拉克”移动路径上选择一处多时相HJ-1影像都未被云污染的区域作为研究区,根据MODIS MCD12Q1资料分析研究区的土地覆盖情况。由于研究区内植被的归一化差值植被指数达到饱和,所以通过分析增强型植被指数的变化来反映台风大风对植被生长的影响。植被处于生长期,但台风大风吹落树叶、折断树枝,导致增强型植被指数明显下降。到台风后一个月,植被逐渐恢复,增强型植被指数有所回升。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP79

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 林伟君;石慧芳;穆军;段东霞;李莎;马巍;;基于GIS的大宗农产品数据信息可视化管理研究[J];广东农业科学;2012年16期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 翁永元;台风对上海水热环境影响的正效能分析[D];南京信息工程大学;2013年
2 杨银环;基于RVM和小波变换的近海台风内核风场反演方法研究[D];浙江师范大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 阿布都瓦斯提·吾拉木,秦其明,朱黎江;基于6S模型的可见光、近红外遥感数据的大气校正[J];北京大学学报(自然科学版);2004年04期
2 陈香;陈静;王静爱;;福建台风灾害链分析——以2005年“龙王”台风为例[J];北京师范大学学报(自然科学版);2007年02期
3 邱玉宝;施建成;蒋玲梅;毛克彪;郭英;;AMSR-E被动微波土壤水分与降雨率时空相关性分析研究[J];北京师范大学学报(自然科学版);2007年03期
4 孙亮;孙睿;贾成刚;张雪芬;王汶;;MODIS数据反演地表温度劈窗算法比较[J];北京师范大学学报(自然科学版);2008年04期
5 王静爱,史培军,朱骊,王平,王晶;中国沿海自然灾害及减灾对策[J];北京师范大学学报(自然科学版);1995年03期
6 陈亮;刘希;张元;;结合光谱角的最大似然法遥感影像分类[J];测绘工程;2007年03期
7 汪宝存;苗放;陈建华;黄厚辉;赖得军;晏明星;;基于ASTER数据的归一化差异水体指数的建立及其应用[J];测绘科学;2008年02期
8 姜立鹏;覃志豪;谢雯;;MODIS数据地表温度反演分裂窗算法的IDL实现[J];测绘与空间地理信息;2006年03期
9 郭芳芳;杨农;孟晖;张岳桥;叶宝莹;;地形起伏度和坡度分析在区域滑坡灾害评价中的应用[J];中国地质;2008年01期
10 万保峰;袁水华;苏建平;;基于纹理分析的滑坡遥感图像识别[J];地矿测绘;2009年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 李小青;用TRMM资料反演降水强度和水凝物垂直结构[D];中国气象科学研究院;2003年
2 杜刚;基于EOS/MODIS的植被指数监测模型研究及应用[D];华中科技大学;2005年
3 孟霖达;利用AMSR-E数据反演地表温度[D];吉林大学;2007年
4 韩念龙;利用AMSR-E数据反演裸露地表土壤水分[D];吉林大学;2008年
5 郭倩;基于EOS/MODIS数据的地表温度反演及多层土温估算研究[D];南京信息工程大学;2008年
6 李瑞英;台风对我国水稻生产的影响及风险分析[D];中国农业科学院;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王陆林;刘贵如;蒋朝根;;基于WLAN的嵌入式视频监控系统的研究与设计[J];安防科技;2008年05期
2 杨玉永;郭洪海;隋学艳;杨丽萍;杨洁;;山东省小麦主产区旱情遥感监测系统的构建[J];山东农业科学;2009年01期
3 杨丽萍;杨玉永;;EOS-MODIS数据农业应用进展及前景[J];山东农业科学;2009年01期
4 隋学艳;朱振林;朱传宝;杨丽萍;姚慧敏;郭洪海;;基于MODIS数据的山东省小麦株高遥感估算研究[J];山东农业科学;2009年02期
5 蔡薇;郭洪海;隋学艳;杨丽萍;;基于混合像元分解提取小麦种植面积的技术与方法研究[J];山东农业科学;2009年05期
6 纪启国;;利用小波变换对图像进行像素级融合[J];安徽职业技术学院学报;2008年01期
7 罗朝霞;;浅论遥感影像在农业旅游规划中的应用[J];安徽农学通报;2008年13期
8 戴晓琴;;浅谈遥感技术在土地利用中的应用[J];安徽农学通报;2008年23期
9 陈会明;;浅谈遥感技术在农业生产中的应用[J];安徽农学通报(上半月刊);2009年19期
10 陈会明;;浅析遥感技术在我国土地利用调查中的应用[J];安徽农学通报(上半月刊);2009年21期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 董海萍;郭卫东;李兴武;;ATOVS卫星资料同化对台风预报的试验研究[A];2012北京气象学会中青年优秀论文评选论文集[C];2012年
2 张文龙;张大林;王昂生;崔晓鹏;;台风榴莲(2001)在季风槽中生成的机制探讨[A];2012北京气象学会中青年优秀论文评选论文集[C];2012年
3 潘振祥;段嵘峰;曹千红;杨大志;;高分辨率卫星影像GPS像控点数据库建设研究[A];河南省地质调查与研究通报2007年卷(上册)[C];2007年
4 张玉明;汤喜梅;;国道(G214)盐井—芒康段地质灾害特征调查中遥感技术的应用[A];河南地球科学通报2008年卷(中册)[C];2008年
5 饶欢;张智勇;;一种基于ENVI的区域环境分析方法[A];河南地球科学通报2008年卷(下册)[C];2008年
6 许军强;白朝军;孙珂;王明常;;基于TES算法的地表温度反演应用研究[A];河南地球科学通报2009年卷(上册)[C];2009年
7 黄丽虹;王龙波;;基于环境卫星的北部湾地区遥感影像制作及影像入库应用研究[A];全国测绘科技信息网中南分网第二十五次学术交流会论文集[C];2011年
8 杨洁;王朝辉;;遥感监测中变化信息提取的方法探讨[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
9 王继;王训霞;;利用Landsat5 TM6数据进行城市热岛效应分析[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
10 马柱国;符淙斌;;1951-2004年我国北方干旱化的基本事实[A];全国旱情监测技术与抗旱减灾措施论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周兴东;徐州市城区景观格局时空变化遥感监测与分析[D];山东科技大学;2010年
2 汤春瑞;水下目标声图像多分辨率分析及识别研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 程军娜;基于形态学多尺度图像分析的海藻细胞图像分割及特征提取[D];中国海洋大学;2010年
4 孟涛;农村环境管理权均衡配置研究[D];中国海洋大学;2010年
5 朱先德;登陆后不同路径再入海台风的观测分析与数值研究[D];中国海洋大学;2010年
6 姜登钊;中药百部归经的研究及其在海洋中药研发中的应用[D];中国海洋大学;2010年
7 邢坤;层状氢氧化镁铝的改性与成型及其对磷/氮阴离子的吸附脱除性能[D];中国海洋大学;2010年
8 张龙冲;青藏高原东部地区马先蒿属植物繁殖特征和种子萌发研究[D];兰州大学;2010年
9 陈韶斌;基于知识推理和视觉机理的遥感图像目标识别方法研究[D];华中科技大学;2010年
10 陈雁;可见光遥感图像分割与提取研究[D];中国科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李硕;基于Vis/NIR光谱不同粒径下土壤碳氮的预测研究[D];华中农业大学;2010年
2 秦丽;大比例尺SOTER单元划分指标研究[D];华中农业大学;2010年
3 王巧;基于减灾理念下的温黄平原城市绿地规划与设计研究[D];华中农业大学;2010年
4 宋天斌;油浸式变压器绝缘在线监测系统研究[D];华中农业大学;2010年
5 韩筱婕;基于城市热岛减缓的湖泊湿地景观功能连通性研究[D];华中农业大学;2010年
6 吕媛媛;基于本体的物流信息集成系统的研究[D];山东科技大学;2010年
7 胡红;矿区植物胁迫作用与遥感信息提取[D];山东科技大学;2010年
8 冯彦平;矿山开采影响下的环境遥感监测与评价[D];山东科技大学;2010年
9 张明军;基于小波包最优树的图像融合技术研究[D];山东科技大学;2010年
10 孟培培;基于3S的土地督察信息系统研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 白洁,王洪庆,陶祖钰;GMS卫星红外云图云迹风的反演[J];北京大学学报(自然科学版);1997年01期
2 陈香;陈静;王静爱;;福建台风灾害链分析——以2005年“龙王”台风为例[J];北京师范大学学报(自然科学版);2007年02期
3 王静爱,史培军,朱骊,王平,王晶;中国沿海自然灾害及减灾对策[J];北京师范大学学报(自然科学版);1995年03期
4 杨成福;章毅;;相关向量机及在说话人识别应用中的研究[J];电子科技大学学报;2010年02期
5 宋小宁,赵英时;应用MODIS卫星数据提取植被—温度—水分综合指数的研究[J];地理与地理信息科学;2004年02期
6 卫捷,马柱国;Palmer干旱指数、地表湿润指数与降水距平的比较[J];地理学报;2003年S1期
7 周子康,刘为伦;浙江台风(热带风暴)灾害的若干特点[J];地理研究;1995年02期
8 王小玲;吴立广;任福民;王咏梅;李维京;;Influences of Tropical Cyclones on China During 1965-2004[J];Advances in Atmospheric Sciences;2008年03期
9 周海光;;机载多普勒天气雷达及应用研究进展[J];地球科学进展;2010年05期
10 詹奕哲;王振会;官莉;张蕾;;卫星导风在台风路径预报中的应用进展[J];地球科学进展;2011年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 田沐野;基于GIS的农产品物流配送车辆路线优化可视化研究[D];吉林大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 王姣姣;;矢量数据三维可视化研究进展[J];广东农业科学;2013年08期
2 康晓洁;张蕙杰;龚谨;诸叶平;;基于GIS的食用豆信息系统的设计与实现[J];江苏农业学报;2013年03期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张爱民,马晓群,盛绍学,杨太明;安徽省农业气象灾害定量监测评估研究[J];安徽农业科学;2004年04期
2 蒋尚城,林楠;85年9号台风与辽宁特大暴雨的卫星云图分析[J];北京大学学报(自然科学版);1988年03期
3 徐希孺,庄家礼,陈良富;热红外多角度遥感和反演混合像元组分温度[J];北京大学学报(自然科学版);2000年04期
4 阿布都瓦斯提·吾拉木,秦其明,朱黎江;基于6S模型的可见光、近红外遥感数据的大气校正[J];北京大学学报(自然科学版);2004年04期
5 邵颂东,王礼先;北京山区泥石流运动数值模拟及危险区制图[J];北京林业大学学报;1999年06期
6 周光益;台风暴雨对热带林生态系统地球化学循环的影响[J];北京林业大学学报;1998年06期
7 王静爱,商彦蕊,苏筠,王志强,杨春燕;中国农业旱灾承灾体脆弱性诊断与区域可持续发展[J];北京师范大学学报(社会科学版);2005年03期
8 李巧枝;张吴明;阎广建;穆西晗;;月球卫星三线阵CCD影像模拟[J];北京师范大学学报(自然科学版);2007年03期
9 王静爱,史培军,朱骊,陈晋,张远明,王平;中国自然灾害数据库的建立与应用[J];北京师范大学学报(自然科学版);1995年01期
10 陈圣波,张学红;利用MODIS热红外数据反演地表温度前应处理的几个问题[J];吉林大学学报(地球科学版);2004年03期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 杨邦杰;;基于卫星遥感的农情监测系统[A];科技进步与学科发展——“科学技术面向新世纪”学术年会论文集[C];1998年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 肖青;机载遥感数据的定量化研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
2 谭衢霖;鄱阳湖湿地生态环境遥感变化监测研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
3 张卫国;沙漠地区被动微波遥感研究——以塔克拉玛干沙漠为例[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2004年
4 王军邦;中国陆地净生态系统生产力遥感模型研究[D];浙江大学;2004年
5 武胜利;基于TRMM的主被动微波遥感结合反演土壤水分算法研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2006年
6 贡璐;干旱区城市热岛效应定量研究[D];新疆大学;2007年
7 孟春雷;陆面过程模式中土壤蒸发与水热耦合传输的进一步研究[D];北京师范大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 毛冬艳;用TRMM资料对中国暴雨个例的分析和降水反演[D];中国气象科学研究院;2001年
2 吴庆梅;利用TRMM卫星资料研究我国降水的微波特征[D];南京气象学院;2002年
3 赵峰;农牧交错区沙化土地监测与评估技术研究[D];中国林业科学研究院;2003年
4 李柳霞;MODIS影像数据预处理技术研究[D];中国农业大学;2004年
5 张灿龙;地表温度遥感反演及其在东亚飞蝗监测中的应用[D];南京师范大学;2006年
6 何玲;基于MODIS遥感数据无定河流域陆面蒸发蒸腾量研究[D];西北农林科技大学;2006年
7 王琳琳;土壤水分的垂直运动对土壤温度的影响[D];南京信息工程大学;2007年
8 赵海龙;干旱区地表温度反演及其时空特征分析[D];新疆大学;2007年
【相似文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 陈明焕;GIS支持下的中国东北地区中西部夏至战国时代人地关系初步研究[D];吉林大学;2014年
相关机构
>吉林大学
相关作者
>陈明焕
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026