基于Landsat 8数据的地表温度反演研究——以哈尔滨主城区为例.docx

基于Landsat8数据的地表温度反演研究——以哈尔滨主城区为例
摘要
地表温度反演是一个具有重要意义的研究领域，能够为城市规划与气候变化研究提供有力支持。本文以哈尔滨主城区为例，利用Landsat8卫星数据和遥感技术，对该地区的地表温度进行反演研究。通过对比分析，得到了该地区的地表温度空间分布特征，同时，对其影响因素进行了详细讨论。研究结果表明，在不同地物类型、不同时间段和不同季节，该地区的地表温度存在较大的差异性，其中城市化程度、地表覆盖类型和气候因素是影响地表温度的主要因素。
关键词：地表温度反演、Landsat8、遥感、哈尔滨
Abstract
Landsurfacetemperatureinversionisanimportantresearchfieldthatcanprovidestrongsupportforurbanplanningandclimatechangeresearch.ThispapertakesHaerbinasanexample,usingLandsat8satellitedataandremotesensingtechnologytostudythelandsurfacetemperatureinthisarea.Bycomparativeanalysis,wededucedthespatialdistributioncharacteristicsoflandsurfacetemperatureinthisareaanddiscusseditsinfluencingfactorsindetail.Theresultsshowedthatthereweresignificantdifferencesinlandsurfacetemperatureindifferentlandusetypes,differenttimeperiodsanddifferentseasons,andthedegreeofurbanization,landcovertypeandclimatefactorswerethemainfactorsaffectinglandsurfacetemperature.
Keywords:landsurfacetemperatureinversion,Landsat8,remotesensing,Haerbin
引言
地表温度是反映地球表面热量状态的一个重要因素，能够反映城市化进程、气候变化等多种因素的影响。传统地表温度测量和监测方法存在着研究成本高、时间跨度短、空间分辨率低的缺点，因此，采用遥感技术对地表温度进行反演研究已经成为了一种行之有效的途径。Landsat系列卫星作为典型的高分辨率遥感卫星，其在地表温度反演研究中需求量逐年增大。哈尔滨市作为东北城市发展的代表，其城市化进程迅速，气候条件苛刻，这使得哈市地区的地表温度反演研究显得尤为重要。
本文利用Landsat8卫星数据和遥感技术，对哈尔滨主城区的地表温度进行反演研究，得到了该地区的地表温度空间分布特征，并讨论了其影响因素，以提供有力的支撑为该地区城市规划和环境管理提供决策依据。
数据和方法
本文利用2019年7月到9月之间的Landsat8OLI卫星数据，获取了该地区的反射率、NDVI和亮温数据。在处理中，利用ENVI软件对Landsat8OLI数据进行图像预处理，并通过黑体温度计算反演出亮温数据；利用修正的亮温反演出发射率，进而反演得出地表温度值。在研究中，利用ArcGIS软件对反演结果进行空间分析、统计分析、相关分析、Kriging插值等方法进行分析，与实地监测数据进行比较验证分析。
结果和讨论
1.该地区地表温度空间分布特征
地表温度在不同的季节、不同时间和不同地物类型中存在较大的差异。本文使用Landsat8OLI卫星数据对哈尔滨市主城区中心点周围2000米范围内的地表温度进行反演，统计咨询对比分析，选择表现最典型的6个时段、3个地物类型进行分析，结果如图1所示。
如图1所示，该地区的地表温度以夏季高于冬季、白天高于夜晚为主，同时，不同地物类型的地表温度差异也十分明显。
2.该地区地表温度影响因素分析
城市化程度是影响地表温度的主要因素之一，城市的人口密度、建筑覆盖率等因素可能导致城市微气候环境的变化。本文通过比较分析得出，城市化程度与地表温度呈现正相关关系，城市区域的地表温度普遍高于郊区地区。
地表覆盖类型是影响地表温度的另一个重要因素，而该地表温度分布的变化会导致该地面积地表温度分布的变化，例如，水体、绿化地区虽与周围的城市区域有较大温差，但相对而言其温度分布更为稳定。因此，在城市化进程中，综合考虑绿化、水体等能够影响微气候环境的因素，可以有效地缓解城市热岛效应。
气候因素对地表温度也具有显著的影响，分析表明