本文以landsat TM/ETM+影像为基础,运用热红外遥感理论,借助遥感处理软件
ENVI4.8(The Environment for Visualizing Images, ENVI)以及地理信息系统软件ArcGIS9.3(Geographical Information System,GIS)反演了合肥市地表温度并分析了
其动态变化,及其与土地利用/覆盖,植被参数等的关系。具体表述为: (1)合肥市热岛效应空间分布特征和动态演变趋势
通过地表温度的反演获得合肥市地表温度的分布图,分析了合肥市热岛效应的空间分布特征以及2002,2006和2010年的动态演变趋势,并分析了2010年3,7,10,1月的季节动态变化。
(2)合肥市热力景观格局的动态变化分析
运用景观生态学原理,选取了8个景观指数分析了合肥市热力景观格局的动态变化。
(3)合肥市热岛效应的影响因素分析
通过对影像进行土地分类,获取了土地分类图,分析土地利用变化与城市热岛的关系。
(4)合肥市热岛效应与植被的关系
利用遥感技术获取了绿度指数、归一化植被指数和植被覆盖度,并分析其与城市热岛的相关性。
(5)结合以上研究成果,提出构建生态城市的理念,建设宜居城市,从而达到缓解合肥城市热岛的目的。 2.2.2技术路线
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数据收集 Landsat TM/ETM+影像的获取和预经预处理后的Landsat TM/ETM+影像 Band6 反演 地表温度 土地利用分类 Band3、4 NDVI 城市热岛的分布特征 城市热岛的年动态变化 城市热岛的季节动态变化 热力景观格局的动态变化 土地利用对地表温度影响分析 植被覆盖度 绿度指数 NDVI、植被覆盖度、绿度指数与地表温度的相关性分析 构建生态城市,缓解城市热岛 结论
图2- 1技术路线图
Fig 2-1 The road of technology
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3 研究区概况与研究方法
3.1 研究区概况
合肥,安徽省省会,位于安徽中部,长江淮河之间、巢湖之滨,通过南淝河通江达海,具有承东启西、接连中原、贯通南北的重要区位优势,是全省政治、经济、文化、信息、金融和商贸中心,全国重要的科研教育基地。它的地理位置:东径117°04’——117°26’,北纬31°34’——31°58’。 地势由西北向东南倾斜,最高点为西郊大蜀山,平均海拔30m。全市行政辖区包括庐阳区、瑶海区、蜀山区、包河区、巢湖市、肥东县、肥西县、长丰县、庐江县,并赋予合肥高新技术产业开发区、合肥经济技术开发区、合肥新站综合试验区市级管理权限,巢湖经济开发区市级管理权限。全市行政辖区总面积为11408.48平方公里(其中巢湖水面面积769.5平方公里)。
合肥是一座生态城市,合肥市建成区园林绿地面积达9085.5公顷,城市绿地率达到40.2%、绿化覆盖率达到45%、人均公共绿地面积12.5平方米。形成“城中有园,园中有城,园中有景的花红树绿的世界”的独特城市园林风格,有“绿色之城”美誉,是全国首批国家级园林城市,国家优秀旅游城市、中国人居环境范例奖获得城市。根据中国社会科学院于发布的《2011年中国城市竞争力蓝皮书:中国城市竞争力报告》显示,合肥市在294个城市中综合排名第39位,合肥正式跻身最具潜力的三线城市,同时在―商业文化竞争力‖的单项竞争中名列第9名,2010年被评为中国未来10年最具潜力的城市之一,2011中国十大最具幸福感地级市。公路、铁路、民航、水运四通八达,是全国重要的交通枢纽中心。
合肥地处中纬度地带,位于江淮之间,属于温带向亚热带的过渡带气候类型,为亚热带湿润季风气候。全年气温冬寒夏热,春秋温和,年平均温带为15.7度,降雨量近1000毫米,日照2100多个小时。合肥的气候特点是:四季分明,气候温和,雨量适中,春温多变,秋高气爽,梅雨显著,夏雨集中。夏季最长,约120天,天气炎热,雨量集中,强度大;秋季最短,气温下降快,晴天多;冬季天气寒冷,雨雪天气少,晴朗天居多;春天冷暖空气活动频繁,异常天气多。
合肥土壤多为粘盘黄棕壤,质地粘重,土质较厚, pH6.5~7.3。合肥植物区系表现出由亚热带向暖温带过渡的特征,南北植物在此交汇。地带性植物为常绿落叶与落叶混交林。合肥城区有450余种木本植物,分属于73科170属,被子植物148个属,其中裸子植物22个属,主要种类有黄檀(Dalbergia hupeana)、榔榆(Ulmussparvifolia)、山槐(Albizia macrophylla)、枫香(Liquidambar formosana)、麻栎(Quercusaccutissima)、朴树(Celtis tetrandra)、马尾松(Pinusmassoniana)、白榆(Ulmus pumila)等。
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合肥是我国东部靠近沿海地区的第一线内陆城市,是长江经济开发带上一座重要城市,具有突出的经济战略地位。合肥还是一座轻工之城,荣事达洗衣机、美菱冰箱、开元轮胎、芳草日化、合肥海尔等都是国内外享有盛誉的民族品牌。全市2011年生产总值3636.61亿元、增长16%,工业总产值达到8000亿元,实现增加值1490亿元、增长23%;财政收入达到623.8亿元、增长22.7%,其中,地方财政收入达到338.5亿元、增长21.1%;完成全社会固定资产投资3377亿元、增长26.8%;实现社会消费品零售总额1111亿元、增长19%;城镇居民人均可支配收入达到22000元、农民人均纯收入超过7700元,分别增长15.5%、16%以上。
随着合肥经济的高速发展,高密度的资本投入,使得合肥工业迅猛发展,产业聚集,人类活动活跃,人口剧增。为了满足商业、工业和居民用地的需求,郊区大量的耕地、水域和森林被用来发展城市,形成了周围郊区的新建筑群包围旧城区的城市布局。土地利用/覆盖的改变以及新的城市布局对合肥市的城市热岛产生了显著的影响。
3.2 研究方法
3.2.1 数据来源
本文所用遥感数据来自中国科学院数据应用环境(http://www1.csdb.cn/),包括合肥市Landsat-7 ETM+2景,Landsat-5 TM1景,行列号为121,38,其中2景Landsat-7 ETM+数据成像时间分别为2002年7月11日30分和2010年8月2日10点30分,Landsat-5 TM成像时间为2006年7月30日10点30分。Landsat-5为光学对地观测卫星,是美国陆地卫星系列(Landsat卫星)的第五颗卫星,于1984年3月16日发射,运行在高705km、倾角98.20°的太阳同步轨道上,每16 天扫瞄同一地区,即其16天可以覆盖全球一次。TM为专题制图仪(Thematic Map)是美国陆地卫星上携带的一种改进型的多光谱扫描仪,采用光学机械扫描的方式获取地面目标图像,瞬时视场为30m,地面观测宽度为185km。Landsat-7于1999 年4 月15 日由美国航空航天局(NASA) 发射升空,其携带的主要传感器为增强型主题成像仪(Enhanced Thematic Map ,ETM+ )。Landsat 7 ETM+传感器的辐射定标误差达到5%,与Landsat 5数据相比其精度提高了近一倍。TM包含了7个波段,1-5,7波段分辨率为30米,热红外波段(TM6)分辨率为120米。ETM+共有8个波段,1-5,7波段分辨率为30米,热红外波段(ETM+6)分辨率为60米,8波段为全色波段,分辨率为15米。TM/ETM+各波段包含丰富的地表信息,不同波动的组合可获得不同的专题信息。TM/ETM+影像波段特征如表1所示。
表3- 1 TM/ETM+影像的波段特征
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