本文關(guān)鍵詞： 熱島強(qiáng)度 氣溶膠 地表溫度 梯度場 MODIS 風(fēng)云三號　出處：《武漢大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：中國在飛速發(fā)展的城市化的過程中,城市的環(huán)境問題成為城市可持續(xù)性發(fā)展的重要關(guān)注問題。其中城市熱島現(xiàn)象是城市環(huán)境問題中較為嚴(yán)重的現(xiàn)象之一。氣溶膠是自然環(huán)境與人類活動的聯(lián)合產(chǎn)物,近些年來人造氣溶膠對于環(huán)境影響越來越大,這些人造氣溶膠某種程度上增強(qiáng)了太陽輻射的散射和吸收,同時(shí)對太陽輻射量在大氣和到達(dá)到地球的表面的吸收產(chǎn)生影響,對城市熱島效應(yīng)產(chǎn)生某種影響。本文就氣溶膠對熱島效應(yīng)強(qiáng)度的影響問題,運(yùn)用遙感和GIS技術(shù),依據(jù)多種遙感影像數(shù)據(jù),獲取氣溶膠光學(xué)厚度與城市熱島強(qiáng)度兩個待研究變量,最后對兩者進(jìn)行分析,獲取氣溶膠對城市熱島強(qiáng)度的影響狀況,并根據(jù)相關(guān)資料對其影響機(jī)制進(jìn)行分析。具體實(shí)現(xiàn)是以2014年全年武漢市的13個市轄區(qū)作為研究對象,對研究區(qū)的基本情況進(jìn)行調(diào)查確定研究區(qū)域和區(qū)域劃分,此后按照旬、月份、季度為時(shí)間單位的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。本文的主要研究內(nèi)容如下:(1)不依賴于其他數(shù)據(jù)的氣溶膠光學(xué)厚度研究。針對計(jì)算葉面積指數(shù)的經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)地表反射率研究方法,進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn),采用更符合我國國情的全國土地地表類型分類庫作為數(shù)據(jù)向量支持,用到氣溶膠光學(xué)厚度的研究中,提出一種不依賴于光度計(jì)站的MODIS氣溶膠光學(xué)厚度反演法,最終獲取試驗(yàn)區(qū)武漢市13個市轄區(qū)的氣溶膠數(shù)據(jù)。(2)提出一種國產(chǎn)衛(wèi)星獲取溫度的方法。用協(xié)同克里金插值法結(jié)合FY-3C衛(wèi)星數(shù)據(jù)和地面自動站數(shù)據(jù),充分結(jié)合自動站的真實(shí)氣溫觀測值和衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的優(yōu)勢,給出實(shí)驗(yàn)區(qū)的溫度反演。(3)熱島強(qiáng)度衡量指標(biāo)的研究及熱島強(qiáng)度評價(jià)的獲取。根據(jù)溫度反演的結(jié)果,依據(jù)絕對熱島強(qiáng)度計(jì)算公式,計(jì)算出絕對熱島強(qiáng)度(AIUH)、城市熱島強(qiáng)度指數(shù)(IUH)和熱島強(qiáng)度比例指數(shù)(IUHI)。(4)氣溶膠對熱島強(qiáng)度影響的數(shù)學(xué)模型研究。嘗試運(yùn)用散點(diǎn)空間分析、相關(guān)性分析、回歸分析以及密度分割后的梯度場模擬研究的模型方法,就氣溶膠對城市熱島強(qiáng)度的影響情況展開統(tǒng)計(jì)研究,最終得到相關(guān)結(jié)論。根據(jù)上述研究內(nèi)容,我們發(fā)現(xiàn)選取的正交經(jīng)驗(yàn)函數(shù)反演的結(jié)果與地基Aeronet站點(diǎn)基本一致,地表溫度也與地面站點(diǎn)氣溫基本一致,兩種反演算法均具有一定可靠性。且發(fā)現(xiàn)氣溶膠是吸收熱輻射的作用,對熱島強(qiáng)度主要為正相關(guān),城區(qū)影響大于郊區(qū)。在季節(jié)交換的少數(shù)月份呈負(fù)相關(guān)。環(huán)境問題的監(jiān)測是一個廣泛的問題。本文僅從一個角度一個城市出發(fā),展開了氣溶膠對熱島強(qiáng)度的影響研究,提供了一個運(yùn)用遙感和GIS技術(shù)的完整的環(huán)境監(jiān)測的實(shí)際案例,本文力圖給出一個連貫系統(tǒng)的研究實(shí)驗(yàn)方法,希望能為進(jìn)一步的多方面的環(huán)境監(jiān)測研究起到拋磚引玉的作用。
[Abstract]:China is developing rapidly in the process of urbanization. Urban environmental problems have become an important concern of urban sustainable development, among which urban heat island phenomenon is one of the more serious urban environmental problems. Aerosol is a joint product of natural environment and human activities. In recent years, artificial aerosols have become more and more important to the environment. To some extent, these aerosols have enhanced the scattering and absorption of solar radiation. At the same time, it has an effect on the absorption of solar radiation in the atmosphere and on the surface of the earth, and on the urban heat island effect. In this paper, the influence of aerosol on the intensity of the heat island effect is discussed. Using remote sensing and GIS technology, according to various remote sensing image data, the aerosol optical thickness and the intensity of urban heat island are obtained. Finally, the two variables are analyzed. The influence of aerosol on the intensity of urban heat island is obtained, and the influence mechanism of aerosol on urban heat island is analyzed according to the relevant data. The specific realization is based on 13 municipal districts of Wuhan city in 2014 as the research object. The basic conditions of the study area were investigated to determine the study area and regional division, and then according to ten days and months. Quarterly data preparation for time units. The main contents of this paper are as follows: 1). Study on aerosol optical thickness independent of other data. Empirical orthogonal function method for calculating leaf area index. With the appropriate improvement, the national land surface type classification database, which is more suitable for China's national conditions, is used as the data vector support for the study of aerosol optical thickness. A MODIS aerosol optical thickness inversion method is proposed, which is independent of the photometer station. Finally obtain aerosol data from 13 municipal districts of Wuhan city. In this paper, a method of acquiring temperature by domestic satellites is presented, which combines FY-3C satellite data with ground automatic station data by using cooperative Kriging interpolation method. The advantages of real temperature observation and satellite image data of automatic station are fully combined. The research on the measurement index of heat island intensity and the acquisition of heat island intensity evaluation are given. According to the result of temperature inversion, the calculation formula of absolute heat island strength is given. The absolute heat island strength (AIUH) is calculated. Mathematical model of the influence of aerosols on the intensity of urban heat island (IUH) and heat island intensity ratio index (IUH4). Regression analysis and the model method of gradient field simulation after density segmentation, the influence of aerosol on the intensity of urban heat island is studied statistically, and finally the relevant conclusions are obtained. We find that the inversion results of the orthogonal empirical function are basically consistent with the ground Aeronet site, and the surface temperature is basically the same with the surface temperature. The two inversion algorithms are both reliable, and it is found that the aerosol absorbs the heat radiation, and the intensity of the heat island is mainly positively correlated. The impact of urban areas is greater than that of suburbs. There is a negative correlation in a few months of seasonal exchange. Monitoring of environmental problems is a widespread problem. The effect of aerosol on the intensity of heat island is studied, and a complete case of environmental monitoring using remote sensing and GIS technology is provided. This paper tries to give a coherent and systematic experimental method. It is hoped that it will be helpful to the further study of environmental monitoring.
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X16;X513

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本文編號：1444606