基于遙感的城市不透水率反演及城市熱島和降水相關(guān)性研究.pdf

1、城市化進(jìn)程的一個重要指標(biāo)是不透水下墊面的擴(kuò)張，包括住房、道路、商業(yè)設(shè)施以及公共服務(wù)設(shè)施等硬化下墊面的增加。城市不透水面的增加會使城市水文循環(huán)發(fā)生改變，造成城市熱島、城市雨島和城市干島等現(xiàn)象。目前在全國范圍大力推進(jìn)的海綿城市建設(shè)，其目的是減少城市開發(fā)對水文循環(huán)的影響，減少城市熱島、城市雨島和城市干島等現(xiàn)象。作為海綿城市規(guī)劃的重要指標(biāo)，城市不透水面的精確計(jì)算對于海綿城市的規(guī)劃設(shè)計(jì)，尤其是對已建成區(qū)的海綿城市改造，有極其重要的意義。同時如何評

2、估城市不透水下墊面對城市熱島和降水的影響，對海綿城市的建設(shè)評估也有著重要意義。本研究在這幾方面做一些探索性的研究。與傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)資料相比，遙感數(shù)據(jù)在信息的豐富程度和時空尺度上具有極大的優(yōu)勢。衛(wèi)星搭載遙感傳感器可以突破人眼觀測的極限，能夠?qū)崿F(xiàn)接收不同波長的光譜信息，對這些光譜信息進(jìn)行分類研究，可以比較精確地反演城市不透水面的信息。
　　本研究選擇位于河南省北部，包括安陽市、湯陰縣城以及鶴壁市淇濱區(qū)的一片區(qū)域?yàn)檠芯繀^(qū)域。研究中使用的數(shù)據(jù)包

3、括遙感數(shù)據(jù)、地面驗(yàn)證數(shù)據(jù)和降水?dāng)?shù)據(jù)，其中遙感數(shù)據(jù)包括Landsat5 TM1993年～2011年的長系列影像和MODIS衛(wèi)星中國區(qū)域2000年～2015年的溫度合成產(chǎn)品，地面驗(yàn)證數(shù)據(jù)為高精度的鶴壁市淇濱區(qū)經(jīng)過校核的1∶1000地形圖，降水?dāng)?shù)據(jù)為安陽氣象站1951年～2014年的日降水?dāng)?shù)據(jù)。研究首先建立BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器，對最小分量變換處理后的Landsat5TM影像進(jìn)行不透水面和透水面的分類提取，得到鶴壁市淇濱區(qū)的不透水率蓋度圖，并

4、將1∶1000地形圖進(jìn)行從AutoCAD進(jìn)行GIS轉(zhuǎn)換，使用轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)對不透水面提取結(jié)果進(jìn)行分類精度驗(yàn)證，得到分類的總體精度為79.82％，不透水類用戶精度為82.31％，不透水類的生產(chǎn)者精度為83.49％，Kappa系數(shù)為0.65，說明本次分類的一致性較高。在此基礎(chǔ)上，對鶴壁市淇濱區(qū)1993年～2011年的不透水面進(jìn)行了提取，分析了該區(qū)域不透水面擴(kuò)張和城市發(fā)展的模式。為了分析研究區(qū)域的城市變化發(fā)展程度，對整個研究區(qū)域進(jìn)行了不透水面的

5、提取制圖，得到了研究區(qū)域2000年～2011年不透水面的動態(tài)變化。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴將城鎮(zhèn)化前后差異較大的年份做為分割降水?dāng)?shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)，應(yīng)用學(xué)生T檢驗(yàn)和Mann-Kendall趨勢檢驗(yàn)，對1951年～2014年的降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行了趨勢分析，結(jié)果表明在此期間降水?dāng)?shù)據(jù)沒有明顯的變化。⑵城市熱島效應(yīng)的效果在夏季會更加顯著，且城市建筑物在夜間的持溫能力更強(qiáng)，據(jù)此，研究對研究區(qū)域城市和郊區(qū)的夏季夜間溫度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)對比，并通過對城區(qū)溫度變