基于辐射传导方程法的地表温度反演

随着城市的不断扩张导致城区存储较多的能量,研究地表温度反演变得越来越重要。本研究以典型的沿海城市烟台市牟平区作为温度反演的研究对象,运用辐射传导方程法,对Landsat 7ETM+数据,Landsat8TIRS遥感影像进行地表温度反演。结果表明2002年6月牟平区最高温度与最低温度差异为30℃,平均温度为33.5℃;2013年8月牟平区最高温度与最低温度差异为21℃,平均温度为30.2℃;高温区都集中在市区。研究结果对烟台市的城市规划和未来发展有一定的借鉴作用。

基于ETM+影像辐射传导方程算法的地表温度反演

阐述了辐射传导方程算法原理及技术路线,并用实例研究结果验证与分析,指出辐射传导方程算法反演的地表温度与亮度温度相比,总体趋势比较接近,且辐射传导方程算法反演的各地物地表温度均温与亮度温度均温的差值大约在3℃以内。

基于辐射传导方程的三峡库区腹地地表温度的遥感反演

利用Landsat-5TM影像,采用辐射传导方程对三峡库区腹地的地表温度进行了反演。在辐射传导方程中,对于地表比辐射率的估算,考虑到库区腹地复杂的地形和地表覆被类型的多样性,采用结合地形、水、建筑和自然表面等因素作用的经验公式进行。结果表明:①地表温度随海拔的升高呈降低趋势,其空间展布与山脉走向一致;②不同的地表覆被格局下,近地面水热交换差异较大,地表温度作为其中重要的参数也展现出显著的异质性,呈现建筑>自然表面>水体的基本格局。在相同海拔高度下,地表温度的高低主要取决于地表覆被的类型及其转换;③同一覆被类型间在不同海拔下的地表温度间的变化幅度因覆被类型的不同而差异显著,但随海拔的升高而降低具有显著的垂直变化规律;④验证点反演出的地表温度均是介于最低与最高气温之间的,与植被覆盖度较高区域的地表温度和气温间的关系非常接近。奉节和万县的地表温度反演值均显著高于相应站点同日平均气温,尤其是万县站高出值达7.46℃,主要源于站点位于城区内部,地表覆被中建筑所占比重较大,使得反演值明显高于日平均气温。地表温度的遥感反演值符合地表水热关系和垂直温度梯度规律。

求解二维三温辐射热传导方程组的一种网格自适应方法

在求解二维三温辐射热传导方程组的过程中,设计了一类新的基于Hessian矩阵的网格自适应算法.数值实验结果表明,与现在流行的基于一阶导数或通量的网格自适应技术相比,该算法能够大幅改善系统的能量守恒误差,并具有较高的整体计算效率.

二维辐射热传导方程的渐近展开方法

二维辐射热传导方程是具有多尺度、强间断等性质的方程,渐近展开方法是求解这类方程的一种有效的方法,其基本思想是将具有多尺度性质的椭圆型向量问题解耦为若干光滑系数(或单尺度性质)的椭圆型向量问题进行求解.针对二维辐射热传导方程的简化线性模型,设计并分析了基于渐近展开方法的线性有限元方法,并给出了相应的误差估计式.

一种二维三温辐射热传导方程组SFVEM格式的并行预条件子

在三角形剖分下,针对二维三温辐射热传导方程组的SFVEM离散系统,设计了一类基于块对角逆的预条件,给出了条件数的理论估计式.在此基础上,设计了相应的PCG算法.数值实验验证了理论结果的正确性.

顾及地表覆被差异的卫星遥感煤火识别方法

我国矿区煤火问题严重,已成为破坏区域环境和能源安全的重大威胁。及时、准确地掌握煤火分布范围,厘清其时空演化规律,对于煤火区控制和治理具有重要意义。提出了一种顾及地表覆被差异的卫星遥感煤火识别方法。首先,以Landsat卫星影像为基础,利用辐射传导方程法进行大气校正,反演绝对地表温度;其次,采用支持向量机的监督分类方法,获取地表土地覆被类型,并以此为约束确定煤火热异常区域;最后,采用回归分析方法推演煤火时空分布特征,构建煤火预测模型。选取内蒙古自治区乌海市为研究区,以2018—2023年的Landsat-8/9时序卫星影像为数据源,开展煤火异常区识别和预测试验。结果表明:本文所提方法对煤火识别结果与实地核实和低空监测结果一致,预测煤火区域与卫星反演结果一致,印证了本文方法对大区域煤火“扫靶式”识别的可靠性,为矿区煤火及时发现、时空演化规律分析及修复治理提供了可靠的技术支持。

基于Landsat8卫星影像的地表温度反演及福州春季城市热岛效应分析

为研究福州春季城市热岛空间分布特征,利用2018年3月11日Landsat8卫星影像,运用辐射传导方程法和普适性单通道算法对研究区进行地表温度反演,采用地面气象监测站实测的气温对2种方法的反演精度进行比较,并统计分析不同行政区地表温度等级特征。结果表明,这2种方法反演的地表温度的空间分布特征基本一致,辐射传导方程法精度优于普适性单通道算法。福州存在明显的城市热岛现象,高温区及次高温区为城市热岛效应影响区域,该区域为老城区及城市扩张的城市建设区,其中高温区主要分布于福州滨海新城、闽侯县(上街镇、南屿镇、南通镇)和仓山区等新近开发建设的建筑物密集区和裸地区域,低温和次低温区主要分布于森林和水体。为缓解城市热岛现象,城市开发建设中应保持一定面积的绿地和水体。

基于遥感的龙岩市城市热岛效应研究

本文以福建省龙岩市新罗区为研究区域,使用2014年8月30日的Landsat8影像数据,采用辐射传导方程法进行地表温度反演,并分析热岛强度空间分布及其与植被覆盖率的关系.研究结果表明,龙岩市新罗区主城区具有明显的热岛效应,且热岛强度与植被覆盖度存在负相关关系.

石家庄市主城区热岛特征及变化分析

城市热岛效应是城市化进程带来的突出问题。基于Landsat数据和辐射传导方程法反演出地表温度,分析2004—2020年石家庄市主城区热岛变化,结合土地利用和标准差椭圆得出热岛扩张情况,并研究地表温度与归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)、建筑指数(normalized difference built-up index,NDBI)和温度植被干旱指数(temperature vegetation dryness index,TVDI)的相关性,为国土空间优化布局提供理论依据。结果表明,2004—2020年平均地表温度、最低地表温度均有所升高;热岛主要集中在市中心、鹿泉区、藁城区和栾城区的城镇点,以及铜冶镇,建筑用地和热岛扩张趋势一致,并向着西北和东南方向扩张;地表温度与NDVI呈现负相关,与NDBI、TVDI呈现正相关,建筑用地是地表温度升高的主要因素之一,植被覆盖度和地表湿润度可以调控地表温度。

基于Landsat8数据的地表温度反演及分析研究——以武汉市为例

地表温度的反演方法经过多年发展,多种算法相继被提出。为了研究新型遥感Landsat8影像条件下,各地表温度反演算法的优劣,利用2013年9月Landsat8数据,以武汉市武昌区为研究对象,使用辐射传导方程法(大气校正法)、单窗算法对研究区进行了地表温度反演,并与其亮度温度进行了对比研究,结果表明:这两种算法反演的地表温度和亮度温度的空间分布情况大体相同,但也存在着差异,单窗法和辐射传导法均值温度相差1.3K,与亮度温度均值相比,单窗方法高1.6K,辐射传导方程法高2.9K。单窗算法精度优于辐射传导方程法。

基于Landsat 8的开采全周期矿区地表温度反演

为研究非充填开采与充填开采两种开采方式对矿区地表温度影响的差异性,以袁店二矿83、82采区为例、Landsat 8 TIRS为数据源,利用辐射传导方程法(大气校正法)分别对两个采区进行地表温度反演,根据地表温度变化规律判断两种开采方式对地物的影响。研究表明:1)非充填与充填两种开采方式均对各种地物类型造成不同程度的影响;2)不考虑气温对地表温度的影响,非充填开采导致水体温度下降,且下降速率高于充填开采区域,两种开采方式影响下裸地区域地表温度均呈上升趋势;3)充填开采方式作用下水体与植被区域地表温度均高于非充填开采区域;4)两种开采方式作用下建筑物区域的地表温度无显著变化。

ICF数值仿真研究中的保对称有限体元方法

在ICF数值仿真计算中,二维三温辐射热传导方程描述了内爆动力学过程中辐射能量在静止介质中的非线性传播过程。在求解二维三温辐射热传导方程的过程中,设计了一种新的保对称有限体元方法,并从理论上证明了该方法所得离散系统的对称性。新方法在离散化速度和能量守恒误差两个方面都优于经典的有限体元方法(FVEM)和有限元方法(FEM),相关数值试验结果也验证了新方法的这些特点。

基于ETM+热红外波段的哈尔滨地区地表温度反演算法研究

利用Landsat ETM+影像,采用辐射传导方程对哈尔滨地区的地表温度进行了反演.在辐射传导方程中,对于地表比辐射率的估算,考虑到哈尔滨地区复杂的地形和地表覆被类型的多样性,采用结合地形、水、建筑和自然表面等因素作用的经验公式进行.结果表明:地表温度的遥感反演值符合地表水热关系.

基于遥感影像的漠河市地表温度反演

地表温度不仅对全球性的气候变化有重要意义,而且在各种灾害的监测预测方面,以及现代城市建设中也起到了重要作用。随着遥感卫星技术的发展,卫星遥感影像数据被广泛应用于众多领域之中,Landsat系列卫星影像的广泛应用对推动遥感技术的发展起到了重要作用。本文以黑龙江省漠河市为研究区域,利用2018年8月23日和2018年8月30日的Landsat8卫星影像,对地表温度进行反演,对反演结果进行分析。研究结果表明,漠河市最高温度为36.5909℃,最低温度为14.2906℃,平均温度为23.2028℃,标准差为1.5777,全区气温偏低,低温区位于水体及植被覆盖度高的地区,高温区位于城镇人口密度较大的地区,对研究本地城市热岛效应和森林火灾预测监控具有重要意义。

边界净流条件下的超声速热波

物质中的辐射热波的行为一直是人们非常关注的问题。但是由于辐射热传导方程具有很强的非线性,其精确的解析解很难求出。利用微扰论推导出了任意边界净流条件下的边界温度的变化行为和热波传播轨迹的理论公式,并与辐射流体力学程序计算的数值结果进行了对比,结果显示理论计算的热波轨迹与数值模拟的结果符合得非常好。

眉山市东坡区热岛效应时空特征及其影响因素分析

为了探索城市地表特征对地表温度的影响,本文基于Landsat影像数据,采用辐射传导方程对东坡区进行温度反演,结合土地利用数据和生物物理指标,分析该地区城市热岛的时空分布特征和影响因素。结果表明:东坡区在整体上呈现出以岷江为低温带,主城区、各乡镇建筑群和郊区裸土为高温区的特点,随着时间的变化,主城区的高温区范围不断扩大,与周围相邻乡镇形成成片高温区;建设用地和裸地具有较高的地表温度,而林地和水体的地表温度较低;地表温度与NDVI和NDWI呈现出负相关性,与NDBI和NDBaI呈正相关。在城市建设实践中,避免集中的不透水面和增加城市绿地面积是减轻城市热岛的有效方法。

结合Landsat 8遥感影像的长大深埋隧道地表地热空间分布特征分析——以高黎贡山隧道为例

为快速获取长大深埋隧道地表温度空间分布特征,文章选取高黎贡山地区为研究区域,根据研究区的Landsat 8遥感影像,采用辐射传导方程法进行地表温度反演,并与单通道算法结果进行对比。研究表明:(1)采用遥感方法能快速有效获取研究区域地表温度,其结果显示研究区地热空间分布与现有地质勘察揭示的断层分布、地表出露温泉分布一致,两种算法所得地温结果较为一致;(2)研究区域内,地热主要分布于怒江河谷、潞西-遮放盆地地区,山岭地区局部出现零星高温反应;怒江河谷地热沿怒江断裂带呈南北带状分布,主控于高黎贡山地区众多深大断裂;潞西-遮放盆地地热总体分布于盆地中间,呈南北向北东条状分布,主控于龙陵-瑞丽大断裂及盆地地形;(3)在复杂山岭地区采用遥感方法探察地热分布时,应考虑阴阳坡受太阳辐射程度不同的影响。