收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

多源遥感地表温度数据时空融合研究及应用

魏然  
【摘要】:陆地表面温度是反映地表状况的重要参数,其对水文、生态、环境和生物地球化学等研究有重要意义。卫星遥感技术的出现,使得大范围、连续性的地表温度产品获取成为可能。然而受到遥感卫星载荷量的限制及传感器制造上的技术瓶颈,现行的主流卫星传感器均难以获取到同时具有较高时空分辨率的地表温度数据,从而限制了遥感地表温度数据的推广和应用。多源卫星传感器的遥感定量信息时空融合是解决这一问题的有效途径,论文以遥感定量信息时空融合研究为主线,分别研究遥感反射率时空融合方法和地表温度降尺度方法,并基于这两种方法提出新的地表温度时空融合模型框架,最后,利用时空融合技术辅助实现遥感森林火灾的自适应监测应用。论文的研究内容主要包括以下四个方面:(1)基于卷积神经网络和稀疏表示理论的遥感反射率时空融合模型研究。传统的反射率时空融合模型基于邻域内相似地物对应像元的插值实现,当用于融合的影像内的地物出现较大的物候变化或明显的类型变更时,会出现较大融合误差。论文针对这一问题,从影像的空间特征信息出发,提出将反射率时空融合过程视为变化反射率影像的超分辨率重建过程,利用卷积神经网络和稀疏表示算法实现变化反射率影像的轮廓和特征细节信息的重建,并将不同观测时相对预测时相的重建影像经时间权重进行叠加实现预测时相的反射率融合。分别选取覆盖武汉和北京城郊的高地表异质性实验区进行实验,实验结果表明论文提出的地表反射率时空融合模型相对于已有方法生成的融合结果能够更好的预测出由物候作用和地物类型突变现象造成的反射率变化,并且由于同时引入了卷积神经网络和稀疏表示算法分步学习影像的特征信息,使得融合反射率影像的细节信息更清晰和准确。该融合模型能够针对高异质性区域的不同应用研究提供同时具有高时空分辨率的高精度反射率融合影像。(2)综合多地表参数的BP神经网络地表温度影像空间降尺度方法研究。遥感地表温度产品总是面临更高分辨率上信息不足的问题,需要引入更高空间分辨率的信息才能实现降尺度转换。基于这一理论,论文首先在低分辨率尺度下建立能够描述NDVI-LST分布特征的尺度转换模型,并将该模型按显式和隐式关系分别进行建模,从而提高尺度转换模型的泛化能力,以干燥地物的NDVI-LST分布特征作为显式关系进行模拟,并利用BP神经网络实现由可见光和近红外数据生成的多种地表参数与地表温度残差间的隐式复杂关系映射;然后将更高空间分辨率的地表参数引入尺度转换模型,最终实现地表温度的降尺度转换。该方法可有效缓解地表温度数据与地球系统过程精细化研究中所需要的空间特征尺度不匹配的现象。(3)基于空间降尺度技术的地表温度时空融合模型研究。传统地表温度时空融合方法容易受到像元辐射率的时空变异性影响,造成在高异质性区域的时空融合应用中会出现较大融合误差;针对这一问题,论文提出将地表温度时空融合视为预测时相地表温度空间尺度转换的新思路;将反射率时空融合模型生成的预测时相的高分辨率地表参数引入由预测时相低分辨率影像建立的地表温度降尺度模型中,最终实现预测时相地表温度影像的空间尺度转换;针对复杂地表区域,并考虑模型对于不同季节实验数据的适用性,利用多源遥感数据分别对论文模型和传统模型进行实验,实验结果表明论文提出的地表温度时空融合模型相较于传统方法更适用于高异质性地表区域的应用,并且在不同季节的实验中都体现出了良好的融合精度。该模型能够为地表温度数据在全球温度变化领域定量应用的拓展提供可靠的技术支持。(4)基于时空融合技术的森林火灾自适应监测模型研究。传统的森林火灾遥感监测模型易受地域和季节环境的影响,存在火情的漏检或误判问题。论文依据亮度温度的时空季节分布特征构建典型晴空地表亮度温度模型,利用时空融合技术得到的高分辨率亮度温度影像丰富模型的训练样本数据,以提高模型的参数率定精度;依据典型晴空地表亮度温度模型和地表发射辐射理论,建立函数化的时空动态阈值,并搭建遥感森林火灾自适应监测模型;以环境减灾小卫星和MODIS为实验数据,建立黑龙江省的典型晴空地表亮度温度模型,并对该省的火灾案例进行了实验分析,实验结果表明论文方法有效的提高了遥感森林火灾监测的时空自适应程度和监测精度。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 陈顺云;马瑾;刘培洵;刘力强;;中国大陆地表温度年变基准场研究[J];地球物理学报;2009年09期
2 徐永明;覃志豪;沈艳;;长江三角洲地区地表温度年内变化规律与气候因子的关系分析[J];国土资源遥感;2010年01期
3 李慧,翁笃鸣;丘陵山区地表温度场日间变化的简单推算[J];气象;1993年01期
4 高志强,刘纪远;基于陆面模式和遥感技术的地表温度比较[J];地理学报;2003年04期
5 高晴,柳钦火,黄海洋;地表温度过程的时间序列分析[J];电子科技大学学报;2004年03期
6 钱乐祥;;城市热岛研究中地表温度与植被丰度的耦合关系[J];广州大学学报(自然科学版);2006年05期
7 张春玲;余华;宫鹏;居为民;;基于遥感的土地利用空间格局分布与地表温度的关系[J];遥感技术与应用;2008年04期
8 陈公德;徐建华;戴晓燕;董山;;运用遥感数据挖掘解析城市地表温度的空间变异规律[J];遥感技术与应用;2008年04期
9 彭征;廖和平;郭月婷;李清;;山地城市土地覆盖变化对地表温度的影响[J];地理研究;2009年03期
10 张芳;;东亚地区地表温度与大气温度场的相关关系[J];青海科技;2009年06期
11 彭文甫;张东辉;何政伟;杨存建;赵景峰;;成都市地表温度对不透水面的响应研究[J];遥感信息;2010年02期
12 张宏群;杨元建;荀尚培;何彬方;张爱民;吴文玉;;安徽省植被和地表温度季节变化及空间分布特征[J];应用气象学报;2011年02期
13 聂建亮;武建军;杨曦;刘明;张洁;周磊;;基于地表温度-植被指数关系的地表温度降尺度方法研究[J];生态学报;2011年17期
14 金大智;李刚;王根;朱文刚;;基于一维变分调整地表温度的应用研究[J];安徽农业科学;2011年35期
15 孙艳玲;郭鹏;高晓燕;;基于Landsat TM/ETM+的天津地区地表温度时空分布特征研究[J];天津师范大学学报(自然科学版);2012年01期
16 肖瑶;王艳慧;赵文慧;阿多;;地表发射率不同的估算方法对地表温度的影响[J];地理空间信息;2012年01期
17 胡道生;陈文艳;罗涟玲;孙涛;王修信;;喀斯特城市不透水面对地表温度影响分析[J];广西物理;2012年03期
18 刘东;李艳;孔繁花;;中心城区地表温度空间分布及地物降温效应——以南京市为例[J];国土资源遥感;2013年01期
19 钱永甫,黄嫒嫒;土中和地表温度影响因子的分析[J];气象科学;1990年03期
20 Henry N.Pollack;张景贤;;从钻孔的温度记载看近代气候变化[J];地质科学译丛;1991年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李秀霞;南颖;;基于遥感技术的延吉市地表温度现状分析[A];中国地理学会百年庆典学术论文摘要集[C];2009年
2 曹广真;毛显强;李贵才;王今殊;刘勇洪;;北京市地表温度的变化及驱动力分析[A];中国气象学会2007年年会气候变化分会场论文集[C];2007年
3 潘卫华;陈家金;李文;;福建省地表温度分布特征的遥感动态监测[A];华东地区农学会学术年会暨福建省科协第七届学术年会农业分会场论文集[C];2007年
4 侯光雷;张洪岩;张正祥;;基于热红外数据的地表温度反演算法综述[A];中国地理学会百年庆典学术论文摘要集[C];2009年
5 邓玉娇;王捷纯;黄晓云;;土地利用类型对地表温度影响的综合评价指数[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
6 俞布;缪启龙;徐永明;李潇潇;张玮玮;;城市下垫面类型与地表温度之间的关系分析[A];第27届中国气象学会年会城市气象,让生活更美好分会场论文集[C];2010年
7 周纪;刘闻雨;占文凤;;集成多源遥感数据估算逐时地表温度[A];遥感定量反演算法研讨会摘要集[C];2010年
8 钱乐祥;崔海山;;珠江三角洲地表水汽特征与地表温度的关系[A];中国地理学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年
9 张兴强;;鲁中山区地表温度和土地利用变化特征[A];第31届中国气象学会年会S11 第三届城市气象论坛—城市与环境气象[C];2014年
10 孟宪红;吕世华;张宇;张堂堂;;使用LANDSAT-5 TM数据反演金塔地表温度[A];中国气象学会2005年年会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘佳;利用钻孔温度梯度重建过去地表温度变化研究[D];兰州大学;2015年
2 段四波;高空间分辨率全天候地表温度反演方法研究[D];中国农业科学院;2016年
3 魏然;多源遥感地表温度数据时空融合研究及应用[D];武汉大学;2016年
4 彭征;重庆市中心城区土地利用/覆盖变化及其对地表温度影响研究[D];西南大学;2009年
5 张金区;珠江三角洲地区地表热环境的遥感探测及时空演化研究[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2006年
6 戴晓燕;基于遥感数据挖掘定量反演城市化区域地表温度研究[D];华东师范大学;2008年
7 谢启姣;城市热岛演变及其影响因素研究[D];华中农业大学;2011年
8 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
9 张广宇;基于TM数据的吉林西部轻度盐碱地带地表温度、湿度及地气间热交换研究[D];中国地质大学(北京);2015年
10 聂芹;上海市城市不透水面及其热环境效应的分形研究[D];华东师范大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王骏飞;西(安)咸(阳)新区城市地表温度遥感反演及其变化研究[D];西南大学;2015年
2 袁亚雄;基于IDL的热红外遥感空间降尺度研究[D];中国地质大学(北京);2015年
3 杨学森;基于单通道算法的Landsat8卫星数据地表温度反演研究[D];中国地质大学(北京);2015年
4 孙舒婷;大兴安岭森林地表温度的遥感估算及分析研究[D];东北林业大学;2015年
5 罗永琴;基于TVDI模型的遥感旱情监测研究[D];云南师范大学;2015年
6 朝力格尔;内蒙古东部地区作物产量对气候变化的响应[D];内蒙古师范大学;2015年
7 胡实;北京市主要城区近20年不透水面动态变化特征及其热环境研究[D];新疆大学;2015年
8 黄帆;基于离散时间序列观测的地温日变化模拟研究[D];南京大学;2015年
9 宋彩英;基于Landsat8的地表温度像元分解算法研究[D];南京大学;2015年
10 曾静;城市土地利用变化对地表温度影响的遥感监测[D];广西师范大学;2015年
中国重要报纸全文数据库 前7条
1 记者 柴野;德国地表温度高达摄氏50度[N];光明日报;2013年
2 卞吉;预报气温并非地表温度[N];中国气象报;2012年
3 美惠;气候变暖令沙漠更加荒凉[N];大众科技报;2009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 刘妍;二氧化碳曾保护地球不挨冻[N];北京科技报;2007年
6 本报驻日内瓦记者 李肇东;2001年气候异常为历史罕见[N];光明日报;2002年
7 本报记者 黄芍 王湖录;在烈日和高温下[N];钦州日报;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978