热红外遥感技术在城市热岛效应中的应用研究
热红外遥感在城市区域规划中的应用
热红外遥感在城市区域规划中的应用城市热岛效应是城市最经典的景观之一，当高温热岛在城区形成与加强时，会导致城区近地面大气出现上升运动，使城区近地面形成低压漩涡中心[1]。
又由大气压强作用，将城市周边废气等有害气体通过空气流动输送到城市低压中心，致使空气质量下降，损害人体健康。
故优质的规划应同时考虑城市热岛分布特征，应避免居住生活区域置于高温热场之中[2]。
文章通过运用遥感技术手段，反演出热岛分布特征，结合《赣州城市总体规划》进行规划合理性分析，为赣州地区城市规划决策提供科学依据。
标签：城市规划；遥感反演；地表温度；土地利用1 研究区赣州市章贡区地处江西省南部，属于季风性湿润气候，境内水源丰富，其中有章水、贡水在境内合流成赣江。
城区位置特殊，被丘陵和章水、贡水、赣江合围环绕，山清水秀，被誉为“千里赣江第一城”。
发展在于规划，赣州市曾被誉为“中国宋城”在历尽千年辉煌之后，现面临着世纪转折的挑战：区域失位，中心缺位，城市发展后滞。
唯有在总体规划上寻求科学合理空间格局的突破与更人性化的规划设计，才能更好的发展赣州市，增强其中心城区的辐射能力。
文章通过到赣州市历史文化与城市建设博物馆和实地调研，结合历史资料数据和卫星影像数据，分析赣州市区在快速城市化背景下进行的空间规划合理性分析研究。
2 城市空间结构合理性分析在1996-2010年15年间，赣州市区的总体是根据《赣州城市总体规划》来进行规划的。
其规划目标是将赣州市建成赣粤闽湘通衙的区域性现代化中心城市。
为了城市空间总体结构分布合理性，文章以城市热岛指标为切入点，通过热岛空间分布变异与城市实际演变间的关系进行分析研究。
对于城市热岛的研究，获取城市地表温度是研究的先决条件。
有两种获取温度的方法，即传统定点或移动小车监测和遥感热红外反演，前者往往局限于有限的空间范围，同步性差、空间代表性差，而后者则具有大面积、时间性强、测量精确和低成本等优点，遥感观测已成为城市热岛反演的重要信息来源。
利用HJ-1B星热红外遥感图像研究城市热岛效应
利用HJ-1B星热红外遥感图像研究城市热岛效应随着城市化进程的加速，城市热岛效应成为日益引起人们关注的热点问题之一。
城市热岛效应通常表现为城市区域高于周围农村地区的温度，与此相关的环境问题也伴随而来。
因此，研究城市热岛效应对城市规划及环境保护具有重要的实际意义。
热红外遥感技术通过红外辐射测量被观测物体的表面温度来推断地表及其覆盖物的热状态，因此被广泛应用于城市热岛效应的研究中。
我国的HJ系列卫星拥有优越的热红外遥感能力，其中HJ-1B星通过搭载的三光谱扫描成像仪（IRS）可获得高分辨率的热红外遥感图像，为研究城市热岛效应提供了重要的数据来源。
本文选取了2017年7月上海市的HJ-1B星热红外遥感图像为研究样本，深入分析了城市热岛的地域分布规律以及与城市发展密切相关的空间特征。
首先，本文利用地理信息系统（GIS）软件将热红外遥感图像进行图像处理和分类，确定了上海市中心城区、郊区、农村以及水域等典型地物类型，并进一步计算出了每类地物的表面温度和温度统计特征。
其次，通过计算每类地物表面温度的平均值、标准差和梯度等统计参数，建立了城市热岛效应的空间分布模型，并探究了城市热岛效应和城市化进程、气候因素等因素之间的关系。
本文的实验结果表明，上海市中心城区表现出更为明显的热岛效应，平均表面温度高于周围农村区域约1-2摄氏度，且温度梯度较大。
此外，本文还发现城市规划的不合理性和城市化进程加剧了城市热岛效应的形成和蔓延。
最后，针对上海市的实际情况，本文提出了相应的环境保护建议，包括加强对城市绿化和水资源保护的重视，优化城市规划设计，减少建筑热损失等。
总之，利用HJ-1B星热红外遥感图像能够有效地研究城市热岛效应，探讨城市化进程和环境问题之间的相互影响。
通过本文的研究，为城市规划及环境保护提出了一些有益的建议。
除了以上所述的研究，利用HJ-1B星热红外遥感图像还可以深入探讨城市热岛效应和城市内部的人口和经济活动之间的关系。
遥感技术在城市热岛效应监测中的应用
遥感技术在城市热岛效应监测中的应用随着城市化进程的加速，城市规模不断扩大，城市热岛效应日益显著。
城市热岛效应是指城市中心区域的温度明显高于周边郊区的现象，这对城市居民的生活质量、能源消耗和生态环境都产生了负面影响。
为了有效地监测和研究城市热岛效应，遥感技术发挥了重要作用。
遥感技术是一种非接触式的、远距离获取地球表面信息的手段。
它通过传感器接收来自地面物体反射或发射的电磁波信号，经过处理和分析，获取有关地物的特征和信息。
在城市热岛效应监测中，遥感技术具有许多优势。
首先，遥感技术能够实现大面积同步观测。
相比传统的地面观测方法，遥感可以在短时间内获取整个城市甚至更大范围的地表温度信息，为研究城市热岛的空间分布和变化趋势提供了全面的数据支持。
其次，遥感技术具有较高的时空分辨率。
不同类型的遥感卫星和传感器可以提供从每日到数年、从几十米到几千米不等的时空分辨率数据，满足不同尺度和时间频率的监测需求。
再者，遥感技术能够获取多种信息。
除了地表温度，还可以同时获取土地利用类型、植被覆盖度、建筑物分布等与城市热岛效应相关的信息，有助于深入分析热岛形成的原因和机制。
在城市热岛效应监测中，常用的遥感数据包括热红外遥感数据和可见光近红外遥感数据。
热红外遥感数据直接反映地表物体的热辐射特性，是获取地表温度的重要数据源。
通过对热红外波段的观测和分析，可以计算出地表温度。
常用的热红外遥感传感器有 Landsat 系列卫星上的热红外传感器（TIRS）、MODIS 等。
可见光近红外遥感数据则主要用于提取与城市热岛效应相关的地表参数，如植被覆盖度、不透水面比例等。
植被覆盖度高的地区通常温度较低，而不透水面比例高的区域往往容易形成高温区。
利用植被指数（如 NDVI）可以估算植被覆盖度，通过计算归一化建筑指数（NDBI）等可以确定不透水面的分布。
在利用遥感技术监测城市热岛效应时，数据处理和分析方法至关重要。
首先是辐射定标和大气校正。
由于传感器接收到的电磁波信号在传输过程中会受到大气的影响，因此需要进行辐射定标将传感器记录的数字值转换为辐射亮度值，并通过大气校正去除大气的干扰，以获取准确的地表反射率和发射率。
遥感技术在城市热岛效应研究中的应用
遥感技术在城市热岛效应研究中的应用随着城市化进程的加速，城市热岛效应愈发严重。
城市热岛效应指的是城市区域温度高于周边非城市区域的现象。
这种现象会导致能量和水分的消耗，使城市环境质量恶化，造成一系列的气候、环境和健康问题。
为了有效地解决城市热岛效应问题，研究人员一直在探索更好地方式和方法。
在这个过程中，遥感技术得到广泛应用，成为了城市热岛效应研究中的重要工具。
一、遥感技术的基本原理遥感技术指的是通过对地球表面进行遥感观测，获取地面信息的一种技术。
它利用定量遥感图像处理方法和地面参考数据，在大范围尺度上对地球表面的形态、结构、属性和变化进行定量测量和分析，从而获取地面信息。
遥感技术的基本原理是：通过不同波段的光电信息，获取地球表面不同特征的信息。
不同波段的光电信息反映了地表上不同的物质组成和状态，包括地表覆盖类型、地形高度、植被状况、水文地质条件、气象环境条件等要素。
利用这些信息，可以进行逐时、逐日、逐季和逐年的遥感监测和分析，帮助我们更好地理解和管理地球表面。
二、遥感技术在城市热岛效应研究中的应用1. 地表温度反演地表温度是城市热岛效应的重要指标。
利用遥感技术可以获取大范围地表温度分布，并进一步探究城市热岛效应的形成和发展规律。
研究者可以通过遥感技术获取高分辨率的热红外图像，结合气象数据分析地表温度的时空变化规律，高精度地捕捉城市热岛效应的热源和空间分布规律。
2. 建筑物热效应分析由于建筑物的高度、密度等因素，会对周围区域的微气候产生影响。
因此，建筑物热效应分析是城市热岛效应研究中的重要内容。
通过遥感技术获取高精度的建筑物高度和密度等信息，并结合地表温度、植被等多种要素，可以全面解析建筑物的热效应，为城市热岛效应的研究提供更加丰富的数据支持。
3. 植被覆盖分析植被覆盖与城市热岛效应密切相关。
通过遥感技术获取高精度的植被分布数据，可以更好地分析植被对城市热岛效应的影响。
研究表明，城市中绿化覆盖率高的区域明显低于周边非城市区域的温度，有效缓解了城市热岛效应的发展。
如何使用遥感数据进行热岛效应分析
如何使用遥感数据进行热岛效应分析遥感数据在当今社会发挥着越来越重要的作用，尤其在城市规划和环境保护方面，可以提供大量的热岛效应分析所需的信息。
热岛效应是指城市的热量积累和辐射不平衡现象，导致城市气温明显高于周边农田和郊区的现象。
本文将介绍如何使用遥感数据进行热岛效应分析的方法和步骤。
首先，进行热岛效应分析需要获取城市及周边地区的热红外遥感影像。
热红外影像可以直观地显示出地表的温度分布情况，是研究热岛效应的重要数据源。
通过使用无人机、卫星或其他遥感平台获取全面、高分辨率的热红外影像，可以提供详细的地表温度信息，进而分析城市热岛效应的空间分布和演变趋势。
其次，对获取的热红外影像进行预处理是热岛效应分析的关键一步。
预处理包括影像校正、大气校正和地表辐射亮温计算等。
影像校正是为了消除影像之间的几何和辐射差异，使得不同时间、不同影像的地表温度具有可比性。
大气校正是为了消除大气层对热红外辐射的吸收和散射影响，得到地表辐射亮温。
地表辐射亮温是地物表面辐射的一种物理量，它与地表温度之间存在一定的对应关系。
然后，进行热岛效应分析的核心内容是地表温度提取和分析。
地表温度提取可以通过遥感影像的数字图像处理和空间分析技术实现。
常用的方法包括阈值分割、光谱指数和机器学习等。
阈值分割是基于图像亮度分布的方法，通过设置适当的阈值将热红外影像分为不同的温度区域。
光谱指数是利用热红外波段和其他波段的比值关系来推测地表温度。
机器学习是一种将已知地表温度和遥感影像特征建立映射关系的统计模型方法。
最后，对提取的地表温度进行空间分析和统计分析，揭示城市热岛效应的特征和机理。
空间分析包括热岛效应的空间分布、规模和影响范围等。
统计分析包括热岛效应的时空变化趋势、关联因素和影响因素等。
通过空间分析和统计分析，可以深入了解城市热岛效应的形成机制和影响因素，为城市规划和环境保护提供科学依据。
综上所述，使用遥感数据进行热岛效应分析需要获取热红外影像，进行预处理，提取地表温度并进行分析。
城市热岛效应的产生及研讨方法
城市热岛效应的产生及研讨方法工摘要：本文在简述城市化进程中城市热岛效应内涵的基础上，分析了城市热岛效应产生的原因和热岛效应给人们的工作、生活带来的不利影响，介绍了城市热岛效应研究的几种方法，探讨了遥感技术应用于城市热岛效应的前景及进一步研究的意义。
关键词：城市化热岛效应遥感前景1 热岛效应产生的原因热岛效应是由多方面的原因造成的，主要原因是城市规模不断扩大和城市迅速发展,城市中高楼林立,建筑物高度集中。
城市地面导热性比松土或湿土高出数倍,并且热容量很高，散热速度快,大量接受太阳辐射，并积蓄能量，吸收和反射、辐射的热量大量被积聚、截留在不太流通的城市街道空间，从而产生热岛效应。
热岛的产生还受到地理条件和自然条件的影响，街道的走向对城市通风的影响也是热岛产生的原因。
城市人口集中，空调的密集使用排出热气，进入空气，形成一个恶性循环。
垃圾废弃物集中,汽车尾气排放的CO2也是城市热岛产生的原因之一。
同时有利于减少热岛强度的因素在城市中又被削弱，首先,在城市中缺乏高大的树木以及灌木和草地，特别是高大的乔木,因为植物能有效地阻挡、吸收太阳辐射、净化空气、减轻热岛强度；其次，建筑物阻碍空气流通，风速减小。
另外，城市中水体缺乏，蒸发量少，植被缺乏，蒸腾量也少，也增加了热岛强度。
2 热岛效应的危害2.1 夏季发病率提高。
夏季中暑与高温关系十分密切，每年都有因高温而中暑甚至引发死亡的事情发生，尤其在日最高温度超过37℃时，中暑病人、患肠胃疾病病人和高血压、冠心病发作的病人明显增加，由于高温导致死亡的人数也明显增加，温度升高与中暑的死亡率成正比关系。
2.2 光化学污染加剧。
在高温季节，汽车尾气和工厂排放的废气中的氮氧化物和碳氢化物，经光化学反应形成一种浅蓝色的烟雾，在热岛的影响下，形成二次污染物，不易沉降，空气混浊，造成散射光，显著降低能见度，水平视程缩短，不利于车辆的行驶安全，对人的眼睛有强烈的刺激作用，也容易引发呼吸道感染。
利用HJ-1B星热红外遥感图像研究城市热岛效应
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（ 中国资源卫星应用 中心 ， 北京 １０ ９ ） ０ ０４
摘 要 文章针对中国 Ｈ 一 Ｂ “ Ｊ１ （ 环境一号” ） Ｂ 星热红外数据特点 ， 以现有单通道地表温度反演算法为 基础 ， 开展 Ｈ 一 Ｂ星 热 红外数 据 的地 表 温度 反 演算 法研 究 ， 利 用 Ｈ — Ｂ星热 红 外遥 感 温度 图像 研 究 北 京 Ｊ１ 并 Ｊｌ 热岛效应 ， 对北京城 区热岛在空间上的分布及其可能的成 因作 了相应分析 。 结果表 明： 随着城市化的发展 ， 北
ｔｅｍ ｌｉ ｒｒｄ ｄ ｔ ｃ ａａｔｒ ｔ ｓ ａ ｄ ｆｒ ｅ ｎ ｌ ｅ ｅ ｉｇ ｈ ａ ｓ ｎ ｉ ｔｅ ｂ ｓ ｆｌｎ Ｕ￣ｃ ｈ ｒ ａ ｎ ａｅ ａ ｈｒｃ ｉｉ ． ｎ ｕｔ ｒ ａ ａｙ ｓ Ｂ ｉｎ ｅｔｉ ａ ｄ Ｏ ｈ ａｉ ｏ ａ ｄ ＳＩ ｅ ｆ ａ ｅ ｓｃ ｈ ｚ ｊ ｌ ｌ ｓ ａ
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文章编 号 ：０９ ８ １（０２ ０— ０ ７ ０ １０ — ５８ ２ １ ）１０ ６— ８
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红外遥感技术在热岛效应研究中的应用与数据处理
红外遥感技术在热岛效应研究中的应用与数据处理热岛效应指的是城市地区相对于周围农村地区温度升高的现象。
这一现象在经济发展迅速、城市化程度高的地区尤为明显。
热岛效应不仅对人类生活造成不利影响，还对生态环境产生了严重的破坏。
为了深入研究热岛效应及其影响因素，科研人员广泛运用红外遥感技术，并结合数据处理方法，提供了有力的工具和手段。
红外遥感技术通过测量地表和大气的辐射能量，可以获取地表温度信息，进而揭示城市热岛效应的分布和强度。
红外遥感技术的应用主要包括热红外遥感和微波遥感。
其中，热红外遥感以测量地表的红外辐射能量为主要手段，可以提供高分辨率的地表温度图像；而微波遥感则通过测量微波信号在大气和地表之间的相互作用，获取地表温度和湿度等信息。
在研究热岛效应过程中，科研人员首先利用红外遥感技术获取城市地区和农村地区的地表温度图像。
利用这些图像，可以直观地展现城市热岛效应的分布特征。
一般来说，城市较高的建筑密度、人口密集度和交通活动是导致热岛效应强烈的主要原因。
此外，植被覆盖率和地表覆盖类型也会对热岛效应产生一定的影响。
红外遥感技术还可以通过比较不同城市地区的地表温度图像，揭示城市内部的热岛效应差异。
例如，相同气候条件下，高建筑密度的商业区和低建筑密度的居住区之间的地表温度差异较大。
这种差异主要是由于商业区的建筑物高度较高，阻断了冷空气的流通，导致地表温度升高。
而居住区的低建筑密度则可以提供更多的通风和遮阴空间，地表温度较低。
除了直接获取地表温度图像，红外遥感技术还可以结合其他气象和地理信息数据进行综合分析。
例如，科研人员可以将地表温度数据与城市土地利用类型、交通网络、气象条件等数据进行关联分析。
通过这些关联分析，可以揭示不同因素对热岛效应的影响程度，并为城市规划和生态环境保护提供科学依据。
在处理红外遥感数据时，科研人员需要进行数据预处理、特征提取和模型构建等步骤。
数据预处理主要包括去除云、雾等遮挡物的干扰，消除大气层的衰减效应等。
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热红外遥感技术在城市热岛效应中的应用研究发表时间：2009-08-25T09:15:20.590Z 来源：《企业技术开发(下半月)》2009年第5期供稿作者：韦伟（西南交通大学土木工程学院，四川成都 611756
[导读] 本文分析了城市热岛效应的形成及防治办法，对遥感技术在城市热岛监测中的应用进行了研究。
摘要：现代遥感技术可以快速、实时、动态、周期的获取海量数据，利用热红外遥感技术，辅以GIS空间分析技术，可以获得城市热岛强度的大小、空间分布及变化趋势。
本文分析了城市热岛效应的形成及防治办法，对遥感技术在城市热岛监测中的应用进行了研究。
关键词：热红外遥感技术；热岛效应；形成；监测
1 引言
城市热岛效应又称“大气热污染现象”，是城市化的发展导致城市区域气温要明显高于周围郊区的现象。
在气象学近地面等温线图上，郊区的气温变化范围很小，如同平静的海水面，而城区则是一个明显的高温区，如同海面上突出的岛屿，故形象的称之为“热岛效应“。
一般情况下，城市热岛中心区域的气温比周围郊区高1℃左右，最高可达6℃以上。
热岛效应加剧了夏季高温的酷热程度，形成高温热浪，局部城郊环流会导致大气污染物滞留，严重影响城市生态环境质量和人类生存环境。
随着经济和社会的快速发展，城市人口数量的不断增加，城市的规模迅速扩大，城市热岛效应现象日益突显。
随着遥感技术的发展，采用热红外遥感对城市进行地面热状况调查，有利于较全面的研究热岛的成因、分布特点，提出相应的治理措施，达到保护城市生态环境，为城市园林规划提供基础数据的目的。
2 热岛效应形成
热岛的形成与城市化的发展密不可分。
首先，城市内大量的人工建筑物使得下垫面的热性质发生改变，人工构筑物的反射率小、吸热快、热容量小，在相同的太阳辐射条件下，它比自然下垫面（如绿地、水面等）升温快，表面温度要明显高于自然下垫面。
其次，城市中大量的机动车辆等耗能装置、工业生产、居民生活会排放大量的热能量，导致城市气温升高。
再次，城市大气污染物种类复杂、数量大。
工业生产、机动车辆以及居民生活均会排放大量氮氧化物、二氧化碳、粉尘等可以吸收大量辐射能量的温室效应物质，从而加剧热岛效应。
最后，随着城市人口急剧增加，为缓解住房压力及不合理的城市规划导致自然下垫面逐渐减少，缓解热岛效应的能力逐渐降低。
3 热岛效应的监测
目前，常用于热红外卫星遥感信息源主要有陆地卫星TM/ETM+第6通道（10.4~12.5微米）数据以及NOAA气象卫星AVHRR第4通道（10.5~11.3微米）、第5通道（11.5~12.5微米），虽然TM6波段的温度分辨率（NRTD）较NOAA低，但其地面分辨率为120米，远高于NOAA，更适宜分析研究城市热环境的细部特征，有利于研究热岛的空间分布。
热红外遥感所探测到的是地面目标的热辐射能量，并与地面温度、强度相对应，其地理信息相对较弱，可与高分辨率全色波段数据进行校正、匹配、融合，并与Quick Bird数据进行校正达到地理信息的一致性。
通过对地表热辐射的观测，可推测地面温度状况，从而掌握地表的热储存状况，获得下垫面热岛分布状况，也就间接的反映了城市气温热岛的分布情况。
分析过程中以相对亮温来表示热岛强度（热岛强度本质上为一个相对指标），并将此无量纲因子应用于比较同一城市同一季节的不同区域热岛强度差异、同一区域不同时期中的热岛强度的发展情况采用密度分割法对城市热岛分布状况进行模拟，并根据反演值的大小进行分区段设色，不同的颜色表示不同的温度分区，尤其以同一色别不同明度更能表示数量上的差异。
密度分割图与地理地图进行叠加，借助GIS空间分析等辅助工具，对热岛成因及分布进行定性分析，提出缓解热岛效应的有效措施，并提供决策依据。
探测到的地表物体的热红外辐射值经反演可还原成辐射亮度，再转换成辐射亮度温度，通过大气校正即可求得地表真实温度，并绘出等温线图，若存在卫星过境的同步气象观测资料，即可反映热资源分布状况，通过卫星图像多时相的对比，结合对应时间地面准确温度，即可定量分析研究区范围内月、季、年热资源变化情况。
4 热岛效应的防治
缓解热岛效应是一项长期的、综合性的系统工程，需要相关部门的密切配合。
在现有社会条件下，应考虑控制空调的使用、改善市区道路的保水性能、淡化建筑物、提高能源的利用率等。
加强城市规划，选择合理的城市结构模式，树立城市生态学观念，尤其增加植被面积，选择高效美观的绿化形式，通过植物吸收热量来改善城市局部气候，以“绿岛”拯救“热岛”，并与河湖净化、空气质量监测等生态建设活动配合进行。
5 结语
热红外遥感能够通过获取城市地表热辐射状况，捕捉城市下垫面热岛强度的大小和空间分布，进而推测出城市气温热岛强度的大小和空间分布。
遥感技术能够全面有效地探测下垫面温度特征，能快速、实时、周期、动态地监测城市热环境空间分布和变化趋势，并为热岛成因分析和治理办法提供依据，是研究城市热岛效应的有效手段之一。
目前，国内很多城市都已建立城市热岛监测体系，进行城市热岛的监测与分析。
参考文献：
[1]贾海峰,刘雪华.环境遥感原理与应用[M].北京:清华大学出版社,2006.
[2]中国遥感应用协会.2006遥感科技论坛[M].北京:中国宇航出版社,2006.。