《遥感解译与制图》课程设计实验报告-基于ASTER数据的长春热岛效应研究.doc

遥感解译与制图实验报告 实 验 名 称基于ASTER数据的长春热岛效应研究班 级： 620707日 期： 2010.6.14 成 员：目录前言：3研究背景：4研究意义：4研究现状：5研究内容：5研究区概况：6技术路线：7实验内容及步骤：8一 用Envi对ASTER数据热红外波段进行波段拆分。8二 在Envi中对拆分的波段数据进行温度发射率分离。9三 在ERDAS中将发射率文件转换成img格式，并进行裁剪。11四，在ERDAS中建模，进行温度的反演，小组采用了ASRER官方温度反演公式ASTER TES。14A 在ERDAS中建模计算16B，二，三两步公式，用计算器计算。20C，计算辐射率20D,计算温度T22五，对13和14波段进行分析。26对其进行温度分级设色。结果分别如下：26课题的展望：33参考文献：33前言： 热红外遥感是研究地表热辐射特性的重要手段之一，遥感反演陆地温度可获得地表温度空间差异，而地表温度是地球表面能量平衡和温室效应的一个重要指标，是区域和全球尺度地表物理过程的一个关键因子。在城市热岛研究、农业干旱监测及区域温度变化等领域有重要应用。与TM、MODIS数据相比，ASTER数据具有较高的空间分辨率和波谱分辨率，特别是ASTER数据中的第13和14波段，在反演区域地表温度方面具有良好的应用前景。应用ASTER数据的优势，采用ASTER官方算法，对长春地区地表温度进行反演，求算研究区的NDVI值并对地物进行分类，简单分析地物类型、NDVI与温度的相关性。关键词：ASTER；温度反演；地表温度研究背景： 随着世界的发展，人口的增多，城市化的进程不断加快，一座座新城市不断被建起，人类文明因此高速发展。但是不可避免的，人类的扩建也产生了恶果。其不仅对环境造成了破坏，对自身也有不小的影响。其中，城市热岛效应是一个突出的现象。其具体表现为城市相对于周围郊区温度明显偏高，如同露出水面的岛屿。 城市热岛效应有促进光化学烟雾，加重污染，增加能耗，使人中暑等坏的影响。研究意义： 城市热岛是衡量城市环境质量的一个重要指标。研究城市热岛与地物之间的关系，从而可以从生态学角度论述了改善城市热岛的影响，进而提出改善城市热岛效应的建议。研究现状： 城市热岛效应的研究可归结为对温度反演的研究。 传统的地表温度反演是通过地面有限观测点的观测数据来推论分析区域地表温度的空间差异，随着遥感技术的发展，快速获取区域空间信息成为可能，这也使热红外遥感及地表温度反演成为遥感研究的一个重要领域。由于精确测量地表温度具有一定的难度，陆面温度反演成为当前的研究热点之一，随之形成了许多实用的地表温度反演方法，比如劈窗算法、单窗算法以及多通道算法等，针对比较流行的遥感影像如Landsat、MODIS等使用，对于ASTER遥感数据的地表温度反演算法较少。目前ASTER温度产品官方采用的反演方法是ASTER TES。亮度温度虽然与实际有一定误差，误差范围一般在13，但是对于大范围研究误差还是在允许范围之内,或者采用一定的误差减小方法可以降低误差的影响。研究内容： 小组用的原始数据是长春09年12月19日的ASTER数据。ASTER 数据有 14 个波段组成， 1 - 3 波段为可见光/近红外(VNIR)波段空间分辨率为 15m ， 4-9 波段为短波红外(SWIR)波段空间分辨率为 30m ， 10-14 波段为热红外（TIR）波段空间分辨率为 90m 。 ASTER数据具有较高的空间分辨率和波谱分辨率，特别是ASTER数据中的第13和14波段，在反演区域地表温度方面具有优势。小组对热红外的五个波段分别进行了温度反演，特别对13和14波段的温度图像进行了温度分级设色，并进行了相关的分析。ASTER数据研究区概况： 长春市地处北半球中纬地带，欧亚次大陆东岸的中国东北松辽平原腹地，属温带大陆性季风气候。年平均气温4.8，最高气温395，最低气温-398，在全国干湿气候分区中，地处湿润区向亚干旱区的过渡地带。市中心位于东经12519，北纬4353。本文研究区域包括长春市城区和部分郊区。技术路线：实验内容及步骤：一 用Envi对ASTER数据热红外波段进行波段拆分。二 在Envi中对拆分的波段数据进行温度发射率分离。三 在ERDAS中将发射率文件转换成img格式，并进行裁剪。四，在ERDAS中建模，进行温度的反演，小组采用了ASRER官方温度反演公式ASTER TES。其中光谱辐射亮度是在ERDAS中转换获得的。A 在ERDAS中建模计算点击运行模型，获得。B，二，三两步公式，用计算器计算。C，计算辐射率点击运行模型，获得。D,计算温度T点击运行模型，获得T, 分别进行就获得了。数据统计及图像如下图。五，对13和14波段进行分析。 对其进行温度分级设色。结果分别如下： 13波段温度图像： 统计图：上图可以发现城市整体温度明显高于周边地区，呈现热岛现象。从下图可以发现，植被覆盖大，水体面积大的地区温度明显低于周边温度。这说明植被水体对减弱城市热岛效应影响有一定的作用，可以指导城市的规划。 14波段温度图像： 统计图： 对14波段温度图像进行分析，也能得到相同的结果。课题的展望：对于长春地区的城市热岛效应的研究，可以就一下几个方面进行深入的研究。1，温度反演算法的研究。2，结合长春地区土地地类解译图和长春地区的温度图像进行分析，获得影响温度的主要因素，并提出解决办法和建议。参考文献：1.张科平