發(fā)布時(shí)間：2020-07-07 03:22

【摘要】：地表溫度(Land Surface Temperature,簡稱LST)是指示地表和大氣之間能量交換的重要參數(shù)因子之一,地表溫度的時(shí)空變化特征研究對于氣候變化、城市熱島、干旱監(jiān)測、生態(tài)環(huán)境等方面研究均有重要意義。隨著遙感和GIS技術(shù)的發(fā)展,基于熱紅外影像的遙感數(shù)據(jù)在地表溫度的時(shí)空變化研究中起到了重要作用,但是,基于遙感的時(shí)序地表溫度數(shù)據(jù)由于受到云等大氣狀況的影響,常常會出現(xiàn)異常像元或空值,極大地影響其時(shí)空變化特征的分析及其后續(xù)應(yīng)用。因此,為提高地表溫度遙感數(shù)據(jù)的質(zhì)量,消除云覆蓋等產(chǎn)生的負(fù)面影響,需要對時(shí)序地表溫度遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行重建和訂正。目前,長時(shí)序地表溫度遙感數(shù)據(jù)的重建方法在起伏地形下的山地區(qū)域應(yīng)用較少。因此,本研究以重慶市為研究區(qū)域,基于長時(shí)序的中分辨率成像光譜儀(Moderate resolution Imaging Spectroradiometer,簡稱MODIS)地表溫度遙感數(shù)據(jù),分別采用諧波分析法(Harmonic Analysis of Time Series,簡稱HANTS法)、Savitzky-Golay濾波法(簡稱S-G濾波法)、非對稱性高斯函數(shù)擬合法(Asymmetric Gaussians,簡稱A-G法)和雙Logistic函數(shù)擬合法(Double Logistic,簡稱D-L法)四種方法對2010~2017年地表溫度遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行重建,并在分析其數(shù)據(jù)質(zhì)量時(shí)空分布特征的基礎(chǔ)上,對四種重建結(jié)果進(jìn)行定性和定量的對比,研究了不同重建方法在重慶市的適用性及其優(yōu)缺點(diǎn),可為相關(guān)應(yīng)用提供一定的科學(xué)參考和借鑒。經(jīng)過研究得到了以下幾點(diǎn)結(jié)論:(1)重慶市長時(shí)序地表溫度遙感數(shù)據(jù)質(zhì)量的評價(jià)。經(jīng)過分析研究,由于重慶市2013年云量最低,2012年最高。2010~2017年期間,低質(zhì)量的地表溫度遙感數(shù)據(jù)頻率總體呈低—高—低的變化趨勢,其中,2013年的低質(zhì)頻率最低,地表溫度遙感數(shù)據(jù)的質(zhì)量最好,而2012年的低質(zhì)頻率最高,數(shù)據(jù)質(zhì)量最差;利用GIS空間分析功能發(fā)現(xiàn),重慶市云量的分布:東南部中西部東北部,2010~2017年地表溫度遙感數(shù)據(jù)質(zhì)量的空間分布差異較大,高質(zhì)量數(shù)據(jù)的分布特點(diǎn)為:東北部東南部中西部。其中,渝東北的數(shù)據(jù)質(zhì)量最優(yōu),主要分布在城口、巫溪和巫山縣等地區(qū),其次是在渝東南和渝中地區(qū),數(shù)據(jù)質(zhì)量最差的是在渝西地區(qū),主要分布在江津、綦江、榮昌、大足區(qū)以及主城九區(qū)等區(qū)域,低質(zhì)頻率均大于50%,是遙感數(shù)據(jù)重建的重點(diǎn)區(qū)域。(2)四種重建方法的特點(diǎn)及適用情況。(1)HANTS法是四種重建方法中效果最佳且計(jì)算最便捷的,可以有效消除大面積的數(shù)據(jù)噪聲區(qū)域,對空值進(jìn)行賦值,同時(shí)其重建曲線平滑,重建前后地表溫度遙感數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性最強(qiáng)且最穩(wěn)定;(2)S-G法的重建效果僅次于HANTS法,其重建前后數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性略低于HANTS法,空間相關(guān)性處于中等水平,且S-G法對于高值和突變值的識別較敏感,重建前后影像的細(xì)節(jié)相對一致;(3)A-G法和D-L法的重建效果較相似,相對而言,在四種重建過程中效果略差,而且,D-L法重建后仍存在小部分空值區(qū)域,A-G法重建前后數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性略高于D-L法。(3)在同一年內(nèi),不同時(shí)相的MODIS地表溫度遙感數(shù)據(jù)(即MOD11A2和MYD11A2的白天/夜晚四組數(shù)據(jù))的空間分布差異較小。經(jīng)過質(zhì)量對比發(fā)現(xiàn),MOD11A2的數(shù)據(jù)質(zhì)量更優(yōu)于MYD11A2,夜間的數(shù)據(jù)質(zhì)量明顯更優(yōu)于白天,尤其是MOD11A2的夜間數(shù)據(jù)的低質(zhì)頻率遠(yuǎn)小于另外三組,且重建后的保真性更高。因此,在利用MODIS地表溫度遙感數(shù)據(jù)時(shí),可盡量多采用MOD11A2的夜晚數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。在上述研究的過程中,也發(fā)現(xiàn)本研究存在的一些不足之處,例如,未能對不同的重建方法提出改進(jìn)或提出更優(yōu)的重建方法,另外,設(shè)置四種重建方法的參數(shù)時(shí)仍存在人為的經(jīng)驗(yàn)判斷和定義,而且進(jìn)行定性與定量的重建結(jié)果評價(jià)時(shí),未能有效結(jié)合其他氣象因子提供更科學(xué)的評價(jià)方法。因此,在后期的地表溫度重建研究中,將采用多元重建方法,針對不同的地表類型和區(qū)域,反復(fù)試驗(yàn)設(shè)定參數(shù),并且將多利用定量指標(biāo)于重建結(jié)果的評價(jià)中,以此提高研究的科學(xué)性。
【學(xué)位授予單位】：重慶師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P237
【圖文】：

圖 1.1 論文技術(shù)路線圖本研究的技術(shù)路線如圖 1.1 所示。整個技術(shù)流程包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、地表溫度數(shù)據(jù)的質(zhì)量分析、地表溫度數(shù)據(jù)重建、長時(shí)序遙感地表溫度重建結(jié)果的評價(jià)以及獲得重建效果最佳的地表溫度時(shí)序數(shù)據(jù)，具體的研究步驟如下：（1）地表溫度數(shù)據(jù)采集。本研究主要采用 MODIS LST 數(shù)據(jù)，從 TERRA 和AQUA 傳感器上采集獲取，共得到 MOD11A2（白天/夜晚）、MYD11A2（白天/夜晚）四組數(shù)據(jù)，其時(shí)間分辨率為 8d，空間分辨率為 1 km×1 km，文件后綴名為HDF+XML。（2）數(shù)據(jù)預(yù)處理。首先對采集到的原始 MODIS LST 拼接并裁剪，得到完整的重慶市影像圖；再進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換，均設(shè)為 Albers Equal Area，WGS84；最后更改后綴名，設(shè)為 TIFF 格式，用于后期數(shù)據(jù)的使用。（3）地表溫度數(shù)據(jù)的質(zhì)量分析。首先對 MODIS 數(shù)據(jù)自帶的質(zhì)量文件（QC）進(jìn)行時(shí)空變化分析，采用趨勢擬合法來分析數(shù)據(jù)質(zhì)量隨時(shí)間變化的發(fā)展趨勢，并根據(jù)低質(zhì)量像元的區(qū)域分布觀察數(shù)據(jù)質(zhì)量的空間分布情況；其次分析研究區(qū)的云

市地處于中國西南部，位于東經(jīng) 105°11′~110°11′、北緯 28°1下游平原和青藏高原的中間地帶。 其南北寬 450 千米，東積達(dá) 8.24 萬平方千米，是中國占地面積最大的直轄市。形地貌特征素有“山城”之稱，坐落于四川盆地東南部，四周高山環(huán)繞、較大，地貌變化多端，以山地、丘陵為主。依據(jù)地形地貌特部、東南部和中西部進(jìn)行分類合并，其中，東南部包括黔江、秀山和武隆，東北部包括萬州、梁平、城口、豐都、墊江、奉節(jié)、巫山和巫溪，中西部包括長壽、涪陵、永川、江津南川、榮昌、銅梁、璧山、潼南、萬盛以及主城九區(qū)。市平均海拔約為 400 米，最高可達(dá) 2778 米，與最低海拔大約高程相差較大，呈現(xiàn)南北高，中西低的地勢形式。整體的江河谷方向傾斜，渝東南和渝東北地勢偏高，以山地為主，夷山坐落其中，而中西部地勢偏低，以丘陵、低山為主，如圖

010~2017年重慶市年平均氣溫及年降水量時(shí)間變化趨勢

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本文編號：2744574