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《新疆大学》 2007年
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干旱区地表温度反演及其时空特征分析

赵海龙  
【摘要】: 地表温度(LST, land surface temperature)是地表能量平衡、区域和全球尺度地表物理过程的一个重要因子。是地表能量交换、地球系统中水、热、碳各种循环过程的主导因子,又是地表能量交换的核心信息,进行地表温度反演将推动旱情预报和作物缺水、农作物产量估算、数字天气预报、全球变化和全球碳平衡等领域的研究。新疆面积广大,地形、地貌条件复杂多变,无法对新疆整体区域进行人工监控地温,甚至在一些条件恶劣的地区难以设立气象站。因此通过遥感数据监测地温的变化是一种简便而且行之有效的方法;新疆属于干旱半干旱地区,其生态环境非常脆弱,绿洲的动态变化对新疆的气候和自然环境造成影响,同时,也能够为地表温度变化所反映。因此地温数据为我们监测和提出如何保护生态环境提供了科学的数据。 本文以生态学、地理学的理论为基础,以3S技术为支持,进行干旱区的表温度的反演和时空特征分析研究。以MODISL1B影像数据为基础,对分裂窗算法模型进行讨论分析,获得新疆全境2001年4、7、10月与2005年4、7、10月的地表温度反演数据。在此基础上,对比分析了全疆地表温度在不同季节上的空间分布格局特征,和不同年地表温度空间分布格局的变化。通过讨论地表温度与土地利用类型的关系,进一步定量研究,影响地表温度空间分布格局的主要因素(海拔、植被覆盖)与地表温度的定量关系。构建了冷岛比例指数,讨论了冷岛效应在季节和年的变化情况。 研究表明:(1)根据MODIS、遥感影像的特点,在完成几何校正、辐射定标等数据预处理工作后的基础上,利用目前反演精度较高的分裂窗开展地表温度反演模型的研究,通过验证,结果可较为精确、真实的反映研究区地表热量空间差异状况。 (2)地表温度在全疆的空间分布由地貌特征决定,温度表现出现与实际地貌相反的格局状况,即山地的地表温度低,盆地的地表温度高。在这个地表温度的总的格局下,南疆的地表温度在沙漠、水体、草地、耕地和城区都高于北疆。表现出热量资源在空间上分布的不均匀性。 在季节上地表温度在大尺度空间范围内表现出与气温相似的特点,随着季节的变化而变化,而在2001与2005的年际的时间尺度上,地表温度的变化不是很明显。 (3)利用BP算法对2001年与2005年新疆的土地利用情况进行了分类,通过分类精度检验,各土地利用类型的用户精度都在0.8以上,总精度高于0.9,Kappa系数也达到0.9以上,均高于最低允许判别精度0.7的要求。表明这种算法对于MODIS数据分类效果比较好。 (4)通过海拔与地表温度的相关分析发现昆仑山、天山和阿勒泰山的垂直递减率分别为6.56℃/Km, 5.73℃/Km和4.52℃/Km。其中阿勒泰山的值最小,而昆仑山的值最大。由此方法得到的陆面温度垂直递减率与根据低海拔地区地面气象观测数据获得的多年气温平均垂直递减率基本一致。 (5)植被覆盖度与地表温度之间的相关关系呈负相关关系。2001年和2005年4、7、10月低覆盖度的植被与LST的相关系数值大于中覆盖度和高覆盖度的植被;2001年4月,低覆盖度植被与LST的相关系数仅为-0.34,而中覆盖度的植被和高覆盖的植被与LST的相关系数分别为-0.57和-0.71;2001年7月也有类似的情形,低覆盖植被的相关系数-0.31,中覆盖植被与LST相关系数-0.77,高覆盖植被的相关系数-0.81;2001年10月,低覆盖植被的相关系数-0.42,中覆盖的相关系数-0.64,高覆盖的相关系数-0.89。2005年与2001年情况相似,但是通过比较我们发现2001年7月高覆盖与LST的相关系数大于2005年7月高覆盖与LST的相关系数。 (6)通过构建的冷岛比例指数发现,在季节上山区和平原的冷岛效应变化方式不同,在年上,没有明显变化。
【学位授予单位】:新疆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:P423.7

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 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
2 郭鹏;基于MODIS的青藏高原地表参数时空变化研究[D];中国石油大学;2010年
3 沙先丽;地膜农田遥感信息提取及覆膜地表温度反演[D];浙江大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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6 张万昌;刘三超;蒋建军;赵登忠;;基于GIS技术的黑河流域地表通量及蒸散发遥感反演[A];第十四届全国遥感技术学术交流会论文选集[C];2003年
7 刘三超;张万昌;;分布式水文模型和GIS及遥感集成研究[A];第十四届全国遥感技术学术交流会论文选集[C];2003年
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10 梁益同;夏智宏;;基于定量遥感的武汉市热岛效应格局演变及对策研究[A];武汉区域气象中心城市群发展气象服务工作论坛优秀论文汇编[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 童滋雨;城市绿地配置的量化方法研究[D];南京大学;2011年
2 邓睿;多源遥感数据和GIS支持下的台风影响研究[D];浙江大学;2010年
3 黎治华;基于MODIS反演重构时间序列数据的长江三角洲地区生态环境演变研究[D];华东师范大学;2011年
4 边振;基于遥感技术的荒漠化监测方法研究[D];北京林业大学;2011年
5 冯晓刚;城市热岛效应演变与成因遥感研究[D];陕西师范大学;2011年
6 刘文娟;应用遥感方法估算区域实际蒸散量的时空变异性[D];西北农林科技大学;2011年
7 潘竟虎;兰州市景观生态格局热环境效应研究[D];兰州大学;2011年
8 张竞成;多源遥感数据小麦病害信息提取方法研究[D];浙江大学;2012年
9 李波;基于多源遥感数据的城市建设用地空间扩展动态监测及其动力学模拟研究[D];浙江大学;2012年
10 马超飞;基于关联规则的遥感数据挖掘与应用[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 李新芝;基于多源遥感数据的矿区植被信息监测方法研究[D];山东科技大学;2010年
3 伍卉;基于GIS技术的合肥市城市绿地缓解热岛效应作用研究[D];安徽农业大学;2010年
4 张建平;科尔沁沙地土壤表层水分遥感反演模型研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
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7 孙伟;基于GIS的浙江省柑橘低温冻害风险分析[D];新疆农业大学;2010年
8 王莹莹;城市热岛变化特征及其与下垫面之间的关系[D];安徽师范大学;2010年
9 张雍雍;基于城市热岛缓减定量模拟的效益评价研究[D];浙江大学;2011年
10 邓杏杏;基于DEM的气候因子空间模拟及棕榈适宜性评价[D];昆明理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 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
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6 周兆叶;储少林;王志伟;陈全功;;基于NDVI的植被覆盖度的变化分析——以甘肃省张掖市甘州区为例[J];草业科学;2008年12期
7 王新欣;朱进忠;范燕敏;武鹏飞;;基于MODIS-NDVI的天山北坡中段草地动态估产模型研究[J];草业科学;2009年07期
8 毛克彪,覃志豪,李昕,李海涛;空间数据挖掘与GIS集成及应用研究[J];测绘与空间地理信息;2004年01期
9 毛克彪,覃志豪,刘伟;用MODIS影像和单窗算法反演环渤海地区的地表温度[J];测绘与空间地理信息;2004年06期
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 邓孺孺;青藏高原地表反照率反演及冷热源分析[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
2 贡璐;干旱区城市热岛效应定量研究[D];新疆大学;2007年
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中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 李苗苗;植被覆盖度的遥感估算方法研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2003年
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7 马辉;典型农区地膜残留特点及对玉米生长发育影响研究[D];中国农业科学院;2008年
【二级引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 邓睿;多源遥感数据和GIS支持下的台风影响研究[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 黄海霞;时间序列的中低分辨率遥感数据反射波段交叉辐射定标方法研究[D];中国石油大学;2011年
2 赵广敏;基于Ts-NDVI特征空间的吉林省西部农业干旱研究[D];吉林大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高懋芳;覃志豪;高明文;张彩枝;色布力马;;MODIS数据反演地表温度的传感器视角校正研究[J];遥感技术与应用;2007年03期
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3 毛克彪;唐华俊;周清波;陈仲新;陈佑启;覃志豪;;用辐射传输方程从MODIS数据中反演地表温度的方法[J];兰州大学学报(自然科学版);2007年04期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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6 杨红;杭君;;大连新港“7.16”溢油事故的MODIS数据处理与分析[A];渔业科技创新与发展方式转变——2011年中国水产学会学术年会论文摘要集[C];2011年
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8 石汉青;王毅;刘向培;;中国东南沿海区域MODIS数据云检测方法研究[A];2009第五届苏皖两省大气探测、环境遥感与电子技术学术研讨会专辑[C];2009年
9 郭鹏;邹春辉;赵学斌;;MODIS影像水体监测方法研究进展[A];第28届中国气象学会年会——S1第四届气象综合探测技术研讨会[C];2011年
10 叶晶;李万彪;;利用MODIS数据估算晴空条件半干旱地表能量通量[A];第27届中国气象学会年会大气物理学与大气环境分会场论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;苗木夏季管理五措施[N];山东科技报;2008年
2 魏晓瑜;地热地板保养的特殊之道[N];中国建设报;2006年
3 实习生 幸倩;柏油路温度高达65℃[N];北京日报;2010年
4 采访人 本报通讯员 秦振 卓静;世园绿岛贡献率达2.4%[N];中国气象报;2011年
5 李钊;本世纪末可能出现极端炎热天气[N];科技日报;2008年
6 王彤琪;“‘MODIS’在黄河防洪防凌中的应用研究”项目通过审查[N];黄河报;2005年
7 本报记者 陈建辉;我们需要80套MODIS卫星接收系统吗[N];经济日报;2005年
8 刘莉;中国科技数据共享向前跨越一大步[N];科技日报;2004年
9 ;夏季炎热苗木要保湿[N];吉林农村报;2008年
10 本报记者 张军;北京标准气温为何在大兴[N];北京日报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黎治华;基于MODIS反演重构时间序列数据的长江三角洲地区生态环境演变研究[D];华东师范大学;2011年
2 蔡国印;基于MODIS数据的地表温度、热惯量反演研究及其在土壤水分、地气间热交换方面的应用[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2006年
3 林声盼;东非舌蝇(Glossina spp.)分布的遥感研究[D];浙江大学;2012年
4 任瑞治;MODIS卫星遥感图像预处理方法研究[D];吉林大学;2011年
5 杨红娟;遥感腾发模型研究及其在干旱区平原绿洲的应用[D];清华大学;2009年
6 甘霖;面向地表热环境效应改善的北京绿隔规划策略[D];清华大学;2011年
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9 刘朝顺;区域尺度地表水热的遥感模拟及应用研究[D];南京信息工程大学;2008年
10 滑永春;基于MODIS京津风沙源工程治理区植被动态监测[D];北京林业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 郭鹏;基于MODIS的青藏高原地表参数时空变化研究[D];中国石油大学;2010年
3 孟凡影;基于MODIS数据的地表温度反演方法[D];东北师范大学;2007年
4 易佳;基于EOS-MODIS的重庆市干旱遥感监测技术研究[D];西南大学;2010年
5 方美红;基于MODIS的南海北部水体叶绿素-a时空特征遥感分析[D];中国地质大学(北京);2011年
6 项海兵;基于MODIS影像的京津冀土地覆被动态监测研究的技术支撑方案[D];河北师范大学;2011年
7 刘茜;基于MODIS数据的黑龙江省农业干旱遥感监测研究[D];南京信息工程大学;2011年
8 仲桂新;土地覆盖类型对MODIS积雪识别的精度影响分析[D];东北师范大学;2010年
9 魏强;基于MODIS和TM数据的京津冀地区土地覆被分类方法研究[D];河北师范大学;2010年
10 张士昌;基于MODIS的海河流域干旱遥感监测研究[D];河北师范大学;2011年
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