城市作為一種人工生態(tài)系統(tǒng)，是人類活動最為強烈且集中的地區(qū)，其地表不同于自然地表，具有較為復(fù)雜的物理特性、熱量特性及動力特性。在城市發(fā)展過程中，大量的自然地表被人工地表所代替，不透水面作為城市典型的下墊面類型，具有蒸散能力弱，蓄熱能力強的特點，對城市熱環(huán)境有著強烈的影響。對城市不透水面及熱環(huán)境進行深入研究，可以量化城市群擴張過程及其影響，對地區(qū)多城市協(xié)調(diào)發(fā)展及一體化發(fā)展規(guī)劃布局具有重要意義。《城市遙
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目錄
前言
第1章 導(dǎo)論 1
1.1 城市遙感 1
1.2 國內(nèi)外城市遙感的發(fā)展 1
1.2.1 國外城市遙感的開端及早期發(fā)展 1
1.2.2 我國城市遙感的發(fā)展 6
1.3 城市遙感的理論框架和研究內(nèi)容 11
1.3.1 城市遙感的理論框架 11
1.3.2 城市遙感的主要研究內(nèi)容 12
1.4 城市遙感的發(fā)展趨勢 13
1.4.1 提升城市遙感的數(shù)據(jù)獲取和處理能力 14
1.4.2 構(gòu)建新型城市遙感信息模型 14
1.4.3 提升城市遙感的預(yù)測決策能力 15
1.4.4 為“智慧城市”建設(shè)提供關(guān)鍵性技術(shù) 15
參考文獻 16
第2章 利用遙感數(shù)據(jù)和CART算法提取地表不透水面 17
2.1 概述 17
2.2 原理和方法 19
2.2.1 CART算法 19
2.2.2 估算模型的性能評估參量 20
2.3 總體技術(shù)流程 20
2.4 研究區(qū)概況 21
2.5 遙感數(shù)據(jù)收集及其預(yù)處理 22
2.5.1 Landsat影像數(shù)據(jù) 22
2.5.2 高分辨率數(shù)據(jù) 23
2.5.3 夜間燈光數(shù)據(jù) 23
2.5.4 數(shù)據(jù)預(yù)處理 23
2.6 模型構(gòu)建及不同模型性能對比 24
2.6.1 訓(xùn)練數(shù)據(jù)和驗證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備 24
2.6.2 輸入變量的選定 25
2.6.3 不同方案的性能對比 27
2.7 輸入變量簡化對建模的影響 29
2.8 夜間燈光數(shù)據(jù)對建模的影響 31
2.9 多季圖像對提升ISP估算精度的作用 31
2.10 長時序ISP的估算方案 32
2.10.1 基期ISP估算結(jié)果 32
2.10.2 長時序ISP估算方法 32
2.10.3 估算結(jié)果——應(yīng)用實例 33
2.11 小結(jié) 34
參考文獻 34
第3章 京津唐地表不透水面蓋度及其變化的遙感監(jiān)測 37
3.1 概述 37
3.2 京津唐地區(qū)概況 38
3.3 數(shù)據(jù)收集及其預(yù)處理 39
3.4 地表不透水面提取結(jié)果及精度分析 40
3.4.1 多時序地表不透水面提取結(jié)果圖 40
3.4.2 地表不透水面提取結(jié)果精度分析 40
3.5 地表不透水面增長的統(tǒng)計分析 42
3.6 各市主體城區(qū)地表不透水面的空間格局 44
3.6.1 北京市主體城區(qū)情況分析 44
3.6.2 天津市主體城區(qū)情況分析 46
3.6.3 唐山市主體城區(qū)情況分析 47
3.7 小結(jié) 51
參考文獻 51
第4章 利用Landsat 8遙感數(shù)據(jù)反演地表溫度 53
4.1 概述 53
4.2 TIRS傳感器接收到的熱輻射能量 54
4.3 針對TIRS 10的溫度反演單窗算法 55
4.3.1 TIRS10_SC算法 56
4.3.2 Q_SC算法和JM_SC算法 56
4.4 研究區(qū)和數(shù)據(jù) 57
4.4.1 研究區(qū) 57
4.4.2 數(shù)據(jù) 57
4.5 數(shù)據(jù)處理與結(jié)果 58
4.5.1 大氣透過率的遙感反演 58
4.5.2 地表發(fā)射率的遙感反演 60
4.5.3 大氣平均作用溫度的估算 61
4.6 地表溫度反演結(jié)果與精度驗證 61
4.6.1 地表溫度反演結(jié)果 61
4.6.2 精度驗證 61
4.7 參數(shù)的敏感性分析 64
4.7.1 溫度參數(shù)Q的敏感性分析 64
4.7.2 地表發(fā)射率、大氣水汽含量和近地面氣溫的敏感性分析 65
4.8 小結(jié) 68
參考文獻 69
第5章 京津唐地區(qū)地表熱場空間特征及其變化 71
5.1 概述 71
5.1.1 基于氣象站點實測數(shù)據(jù) 71
5.1.2 基于熱紅外遙感數(shù)據(jù) 71
5.2 遙感數(shù)據(jù)的收集 72
5.3 地表溫度的空間格局及變化特征 73
5.3.1 各市主體城區(qū)地表溫度的空間特征 73
5.3.2 各市主體城區(qū)地表溫度的變化分析 77
5.3.3 熱島強度及其變化分析 79
5.4 不同熱場類型的區(qū)分及其特征分析 80
5.4.1 熱場類型的定義 80
5.4.2 不同熱場類型的空間特征 81
5.4.3 不同熱場類型的面積占比 83
5.4.4 不同熱場類型的變化 83
5.4.5 空間差異及其質(zhì)心遷移特征 84
5.4.6 不同城區(qū)的貢獻指數(shù)分析 85
5.5 京津唐地區(qū)生態(tài)調(diào)控策略 85
5.6 小結(jié) 87
參考文獻 87
第6章 不透水地表蓋度與地表溫度相關(guān)性分析——以北京城區(qū)為例 89
6.1 概述 89
6.2 研究區(qū)和數(shù)據(jù) 91
6.2.1 研究區(qū) 91
6.2.2 數(shù)據(jù) 91
6.3 方法和技術(shù)流程 92
6.4 結(jié)果及分析 93
6.4.1 不透水地表蓋度時空分異 93
6.4.2 地表溫度變化分析 94
6.4.3 不透水地表蓋度與地表溫度相關(guān)性分析 95
6.5 小結(jié) 96
參考文獻 97
第7章 利用衛(wèi)星遙感監(jiān)測城區(qū)和近郊區(qū)地表凈輻射空間特征及其變化 98
7.1 概述 98
7.2 方法和技術(shù)路線 99
7.2.1 方法 99
7.2.2 技術(shù)路線 100
7.3 研究區(qū)和數(shù)據(jù) 101
7.3.1 研究區(qū) 101
7.3.2 數(shù)據(jù) 101
7.4 數(shù)據(jù)處理及結(jié)果精度驗證 103
7.4.1 地表參數(shù)遙感反演 103
7.4.2 地表凈輻射反演結(jié)果及其精度驗證 105
7.5 北京市城區(qū)和近郊區(qū)地表凈輻射的空間差異及其變化 106
7.5.1 城區(qū)和近郊區(qū)地表凈輻射空間分布特征 106
7.5.2 不同下墊面地表凈輻射差異 107
7.5.3 地表凈輻射的年際變化分析 108
7.6 不同下墊面短、長波的上、下行輻射差異及其對凈輻射的影響 109
7.7 城市擴張及其對地表凈輻射的影響 110
7.8 小結(jié) 110
參考文獻 111
第8章 利用ASTER遙感數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)估算城市人為熱排放通量 113
8.1 概述 113
8.2 研究區(qū)、數(shù)據(jù)和方法 114
8.2.1 研究區(qū) 114
8.2.2 數(shù)據(jù)收集和預(yù)處理 115
8.2.3 原理和方法 116
8.3 數(shù)據(jù)處理 117
8.3.1 地表凈輻射通量反演 117
8.3.2 感熱通量反演 119
8.3.3 潛熱通量反演 120
8.3.4 儲熱通量 121
8.4 人為熱排放通量結(jié)果及分析 122
8.5 小結(jié) 124
參考文獻 124
第9章 能源清單法和多源遙感數(shù)據(jù)支持下人為熱通量參數(shù)化 127
9.1 概述 127
9.2 方法和技術(shù)路線 129
9.2.1 基于能源清單法的縣區(qū)級AHF年均值估算 129
9.2.2 精細格網(wǎng)單元的人為熱排放通量參數(shù)化 130
9.2.3 技術(shù)路線 131
9.3 研究區(qū)及數(shù)據(jù) 132
9.3.1 研究區(qū) 132
9.3.2 數(shù)據(jù) 134
9.4 省、市和縣級行政區(qū)域單位的排放量估算 137
9.4.1 省級行政區(qū)域單位的人為熱排放量 137
9.4.2 市級行政區(qū)域單位的人為熱排放 138
9.4.3 各區(qū)縣不同熱源人為熱排放 142
9.5 精細格網(wǎng)單元人為熱排放通量的估算 144
9.5.1 人為熱排放通量和人居指數(shù)之間的關(guān)聯(lián)模型 144
9.5.2 基于關(guān)聯(lián)模型的精細格網(wǎng)單元人為熱排放通量估算 145
9.5.3 估算結(jié)果的對比及其精度分析 149
9.6 人為熱排放通量的月值和日值估算 152
9.6.1 人為熱排放通量的月變化 152
9.6.2 人為熱排放通量的日變化 154
9.7 小結(jié) 156
參考文獻 157
第10章 利用ZY-3高分辨率影像提取城區(qū)地表信息 160
10.1 概述 160
10.1.1 城區(qū)地表三維信息的應(yīng)用概況 160
10.1.2 城區(qū)地表三維信息的獲取方式 160
10.1.3 城市數(shù)字地表模型 162
10.2 研究區(qū)和數(shù)據(jù) 163
10.2.1 研究區(qū) 163
10.2.2 數(shù)據(jù) 163
10.3 ZY-3衛(wèi)星影像的空間定位 166
10.3.1 有理函數(shù)模型 166
10.3.2 立體影像的空間定位 168
10.3.3 系統(tǒng)誤差的補償 169
10.4 利用ZY-3衛(wèi)星影像立體像對提取城區(qū)地表DSM 171
10.4.1 立體像對基本原理 171
10.4.2 技術(shù)流程 172
10.4.3 數(shù)據(jù)處理 173
10.4.4 結(jié)果對比及精度評價 173
10.5 綜合利用ZY-3影像和多視角光學(xué)點云數(shù)據(jù)改善城區(qū)DSM性能 177
10.5.1 技術(shù)流程 178
10.5.2 多視角光學(xué)點云數(shù)據(jù)的生成 180
10.5.3 點云數(shù)據(jù)融合的比較 184
10.5.4 建筑區(qū)域DSM性能的提升 185
10.5.5 應(yīng)用前景 190
10.6 小結(jié) 191
參考文獻 192
第11章 城區(qū)地表天空視域因子的參數(shù)化 194
11.1 概述 194
11.2 方法 195
11.2.1 基于DSM數(shù)據(jù)的計算方法 195
11.2.2 魚眼相機拍攝法 197
11.3 研究區(qū)和數(shù)據(jù) 197
11.3.1 研究區(qū) 197
11.3.2 數(shù)據(jù) 198
11.4 結(jié)果與分析 200
11.4.1 數(shù)字表面模型提取天空視域因子分布 200
11.4.2 魚眼相機天空視域因子采樣分析 202
11.4.3 數(shù)字表面模型提取天空視域因子驗證分析 203
11.5 小結(jié) 205
參考文獻 205
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