发布时间 : 星期二 文章昆明市温度反演 - 图文更新完毕开始阅读6f3ce08e960590c69ec37641
Ta?25.9396?0.88045To （4）
热带平均大气(北纬15°,年平均)
Ta?17.9769?0.91715To (5)
中纬度夏季平均大气(北纬45°,7月)
Ta?16.0110?0.92621To （6）
中纬度冬季平均大气(北纬45°,1月)
Ta?19.2704?0.91118To （7）
经过查阅文献资料，我们得知研究区位于热带与中纬度之间，研究区的遥感影像为夏季的TM数据，因此取公式（5）、（6）计算后的均值作为大气平均作用温度[13].
式中TO为地表气温,地表气温大约是22℃，所以根据上面公式求出大气等效温度[14-15]。
当大气水分含量在0.4～3.0g/cm2 变动区间时，大气透射率的估计方程如[7]
??0.982007?0.09611w （8）
根据当地气象站气象观测数据? ，并取?=1.25 代入公式求出大气透： 表2 大气透射率的估算方程 1.3.4 地表反射率的估算
通过NDVI估算，将地表大致可分为自然表面、水、城市三类，并赋以水体的典型比辐射率值0.995，自然表面的像元可以看作是由不同比例的植被树叶和裸土组成的混合像元 ,这些混合像元的地表比反射率估算公式如下:
大气剖面 高气温
水分含量
0.4 ~ 1.6 1.6 ~ 3.0 0.4 ~ 1.6 1.6 ~ 3.0
大气透射率估计方程
??0.974290-0.08007?
??1.031412-0.11536? ??0.982007-0.09611? ??1.083710-0.14142?
低气温
S??0.9625?0.0614Pv?0.0461Pv^2 (9) B??0.960798?0.086Pv?0.0671Pv^2 (10)
式(9)和(10)中, S?和B?分别代表自然表面像元和城镇像元的反射率。 对于植被覆盖度Pv,则按公式进行估算:
Pv??NDVI?NDVIs??NDVIv?NDVIs? (11)
其中, NDVI为植被归一化指数, 取NDVIv=0.7和NDVIs=0,且有当某个像元的
NDVI大于0.70时, Pv取值为1,当NDVI小于0, Pv取值为0[16]。
表3 植被指数、植被覆盖度与地表比辐射率间的关系
NDVI
?0.05
Pv 0 0～0.05
水体ε 0.995
生活建筑区ε 0.9589
0.962696+0.082204Pv-0.0671Pv2
自然表面ε 0.9625
0.9625+0.065196Pv-0.0461Pv2 0.964398+0.0614Pv-0.0461Pv2 1.966296+0.057604Pv-0.0461Pv2
0.9778
0.05～
0.5
0.7
0.5～1
?0.7
0.995
0.960798+0.086Pv-0.0671Pv2 0.962696+0.082204Pv-0.0671Pv2
1 0.995 0.9778
1.3.5 单窗算法原理和地表温度的反演
用Landsat TM 第6 波段数据反演地表温度的演算方法。由于该方法适用于仅有一个热红外通道的遥感数据，故称为单窗算法[17-20]。计算公式如下：
TS??a(1?C?D)?(b(1?C?D)?C?D)T6??D*Ta/C (12)
其中，TS是地表实际温度（K），Ta 是大气的等效温度（K），T6是行星的亮度温度（K），a和b是参考系数，（当地表温度为0～70℃时，a=67.355351，，C和D是中间变量[20]： b=0.458606）
C??? （13）
D?(1??)?1?(1??)?? （14）
2 结果分析
2.1地表温度空间分布特征
根据上面公式（1）和提供的计算地表比辐射率方法可以计算得出研究区的归一化植被指数和地标比辐射率等级分布情况（图2，图3）。
图2 植被覆盖率 图3 地表比辐射率
以单窗算法为基础，结合以上求得的相关参数，对研究区地表温度进行反演，并对反演结果进行同一色标、密度分割得到昆明地区地表温度分布图（见图3）
根据地表温度反演结果(图5)可知，整个昆明市地区地表温度分布在189.818～315.809K之间，平均地表温度为297K，多数地区温度在288～296K。根据温度分布情况将温度划分为5个等级，低温区（189～214K）、次低温区（214～262K）、中温区（262～288K），次高温区(288～296K)、高温区(296-315K)。对各温度等级分布面积统计如表（表4），研究区的地表温度高温区和低温区所占比例较低分别为42.3%和0.12%，中温区所占比例为5.7%，次高温和次低温区比例次之，分别为51.6%和0.28%。
图4 昆明市市区地表温度反演值 图5 昆明市地表温度反演值
表4 昆明市地区地表温度分级
研究区地面温度分级
高温区 次高温区 中温区 次低温区 低温区
地面温度变化范围
296～315K 288～296K 262～288K 214～262K 189～214K
面积占研究区比例(%)
42.3 51.6 5.7 0.28 0.12
从空间分布上看，整个研究地区地表温度分布呈现东高西低。高温地区主要出现在东部地区和市区及周边范围。由于东部地区分布的地方县比较多，人为活动密度大，建筑密度大等原因形成了东部地区温度高于西部地区的现象，而在昆明市市区温度明显比周边环境的温度要高普遍温度在296～315K。形成了较为明显的热岛效应。然而形成这些热岛效应的主要原因是市区人口密度大，建筑密度大，商业区较集中，工厂多，植被覆盖率第等原因。
在反演中也存在有温度较低的点，可能是由于昆明地区雪山的存在。 2.2地表温度与土地利用类型的关系
地表温度与土地利用类型的关系可以通过对比不同土地利用类型的地表温度,分别统计研究区域地表温度在不同土地利用类型下的分布情况而获得。地表