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专利号: 2017111751192
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于半变异理论的城市热岛空间异质性的分析方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)、获取研究区域的TM遥感影像;

2)、遥感影像预处理,对步骤1)中获取到的TM遥感影像数据进行包括裁剪、大气校正、几何精校正在内的预处理,;

3)、地表温度反演,利用经典的地表温度反演算法进行地表温度反演,得到研究区域的地表温度数据;

4)、层次划分及最优尺度的选择:针对典型地理要素划分层次,通过各向变异函数和各向分维数,针对步骤3)中得到的地表温度数据进行实验,验证分析城市热岛在不同典型地理要素所存在的层次上的最优表现尺度;

5)、构建变异函数套合结构模型,结合步骤4)中所得到的最优尺度,及在各尺度上城市热岛所表现出的空间结构,拟合得到完整的套合结构模型;

6)、分析步骤5)所得到的套合结构模型,依据包括块金值、基台值、变程在内的参数所表现出来的特性,从定量的角度出发,分析和描述整个研究区域的城市热岛空间异质性。

2.根据权利要求1所述的基于半变异理论的城市热岛空间异质性的分析方法,其特征在于,所述步骤1)研究区域的TM遥感影像是从某些专业网站购买或下载。

3.根据权利要求1或2所述的基于半变异理论的城市热岛空间异质性的分析方法,其特征在于,所述步骤2)是借助包括ENVI4.8在内的现有软件,在高分辨率伊科诺斯IKONOS卫星影像的辅助下,在包括影像上的道路交叉口、河道转弯和交叉点在内的明显特征点上选取适量的地面控制点,对原始图像中包括热红外波段的所有波段进行几何精校正处理,然后利用ENVI-FLASSH工具对各波段的地表反射率进行大气校正,得到经过大气校正后的地表反射率数据。

4.根据权利要求3所述的基于半变异理论的城市热岛空间异质性的分析方法,其特征在于,所述步骤3)利用经典的地表温度反演算法进行地表温度反演,的步骤包括:首先将步骤2)处理过的影像的象元亮度值DN转化为传感器的高层大气辐射强度,根据热平衡方程,再将高层大气辐射强度转化为去除大气影响的地表热辐射强度,公式如:ε代表地表比辐射率,τ代表大气透射率,LTOA代表高

层大气辐射强度,Lupper代表大气向上的辐射亮度,Ldown代表大气向下的辐射亮度,其中大气透射率、大气向上的辐射亮度、大气向下的辐射亮度三个大气常数都能在NASA网上获取,最终根据上述公式反演得到地表温度数据。

5.根据权利要求4所述的基于半变异理论的城市热岛空间异质性的分析方法,其特征在于,所述步骤4)层次划分及最优表现尺度选择具体包括:,首先,观察分析该研究区域中的典型地理要素,包括山脉、河流和城市,根据这三种地理要素的存在尺度将整体划分为三个子层次,分别探测不同地理要素对城市热岛的空间异质性影响;然后在不通过层次上以城市的延伸方向为0°方向,依次顺时针选择22.5°、45°、67.5°、90°、112.5°、135°、157.5°,共八个方向进行构建半变异函数和分维数模型,其中半变异模型理论拟合公式为其中r(h)为变异函数值,可表示距离间隔为h的两点xi和xj上象元温度之间的变异,其中i、j表示不同的象元序号,z(xi)和z(xj)为xi和xj两点上的温度值,N(h)为所有间隔为h的点对个数;分维数模型理论计算公式为D=(4-logh2r(h))/2,其中D表示分维数,可表示空间变异的复杂度,r(h)为变异函数值,h为采样间隔,通过统计和分析各向变异函数和分维数的计算结果及变化趋势,依据空间变异最复杂且隐藏的变异最少这一原则,寻找分维数最大且间隔为0时变异函数值最小时所对应的尺度,最终找到的尺度则为对应子层次上可以描述城市热岛空间异质性的最优尺度,并在此尺度上构建精确的半变异模型。

6.根据权利要求5所述的基于半变异理论的城市热岛空间异质性的分析方法,其特征在于,所述步骤5)构建变异函数套合结构模型具体包括:套合结构是指把城市热岛在不同尺度上的变异性组合起来对整个研究区域的热岛空间异质性进行完整地表达,表示为多个变异函数之和,每一个变异函数可表示某一种特定尺度上的变异性,理论表达公式为其中ri(h)表示在不同层次上对城市热岛空间变异的最优拟合函数,得到城市热岛在不同特定尺度上的变异情况,并且结合各向变异函数和分维数分析得到城市热岛在各典型地力要素所存在的层次上的最优表现尺度,并拟合得到最优的函数模型,即为套合模型中的ri(h),则得到可以描述整个研究区域中城市热岛空间异质性的半变异套合结构模型。