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摘 要

以淮安市2000年5月份与2006年5月份的 Landsat-7 ETM遥感影像作为主要遥感数据得来源，采用单窗算法来反演得到淮安市研究区域的地表温度，其主要方法是通过计算淮安市的卫星亮温、地表比辐射率、大气投射率、大气平均作用温度来完成单窗体温度反演的计算，来得到两个时期地表温度反演结果，使用监督分类与归一化建筑指数对土地利用信息进行提取，进行建筑用地与地表温度之间的分析，可以看出城市扩张轮廓，城市聚集度有所提高，热导效应加剧，温度分布与地表环境有着密切的联系。

关键词：温度反演，Landsat-7 ETM，单窗算法，监督分类

Abstract： This paper analyzes the surface temperature of Huai"an city based on Landsat-7 ETM remote sensing images of Huai"an in 2000 May and 2006 May as the main data source,the surface temperature of the study area was extracted by single-window algorithm inversion.Calculating the satellite brightness temperature,surface emissivity,atmospheric throw ratio,average atmospheric effects temperature to complete the one-form temperature inversion calculations.Then to obtain surface temperature inversion results in both periods.The use of supervised classification and normalization of construction index land use information extraction for analysis of building land and surface temperature between urban sprawl can be seen in silhouette.The city has increased aggregation, increased thermal conductivity effects, temperature distribution and surface environment are closely linked.

Keywords： temperature inversion，Landsat-7 ETM，single-window algorithm，supervised classification

目 录

1 前言 5

2 研究原理及研究区概况 5

2.1 研究原理 5

2.2 操作流程图 5

2.3 研究区概况 6

3 淮安市土地利用数据的获取 6

3.1 研究区数据获取 6

3.2 地物类型提取 7

4 淮安市区地表温度提取 8

4.1 卫星亮温度 8

4.2 地表比辐射率 8

4.3 大气透射率 9

4.4 温度反演 9

5 地表温度与土地类型相关性分析 10

结 论 12

参 考 文 献 13

致 谢 14

1 前言

地表与大气之间的物质、能量交换等必不可少的参数是可以通过地表温度来研究的。利用热红外遥感也就是ETM的第6波段可获取全球范围或者较小的研究区域的地表温度在时间与空间上的分布^[1]。在当前的环境研究中Landsat-7 ETM遥感影像数据是使用较多的卫星热红外遥感数据之一^[2]，可用来分析和研究某区域的地表热辐射和地面温度。与传统地表温度测量相比，有着大范围，多时空，更新快，易于对比分析等优点，因此基于遥感影像的地表温度反演将得到广泛的应用。

本文采用的单窗算法 ^[3]主要用到的是ETM遥感影像的第6波段，过程相对简单精度较高，本文以前人的经验与研究成果的基础上对淮安市地表温度进行反演。使用监督分类获取土地利用类型提取城市建设用地，进行建设用地与地表温度反演结果进行相关性分析，来分析地表温度与城市建设、热导效应、城市分布的关系与城市分布在空间走向上的特点。

2 研究原理及研究区概况

2.1 研究原理

地表温度主要有4种方法：辐射传导方程法、基于影像的反演算法、单窗算法^[4]和单通道算法。辐射传导方程法由于计算过程较为复杂且需要卫星过空实时大气剖面数据来对大气进行再现与模拟，以当前的技术达到相似的效果是比较难的 ^[5]。ETM 遥感器记录的是由感应器接收到地物反射太阳辐射和其他热源辐射的热辐射强度经过计算转换成的灰度值，因此不能直观的反应地表热辐射强度与温度变化，而且地表辐射地物反射吸收率、大气因素的影响，得到的结果会有些偏差，使用单窗算法可以精确的得到地表温度较为真实的情况。其计算公式如下。

^[6] （1）

注：温度的单位是开尔文，和 是大量数学统计得到数据；为卫星亮温度，是大气平均作用温度，中纬度地区对应季节采用：，其中为近地面气温；和 的计算表示如下。

（2）

其中：₆代表地表反射率，₆代表大气透射率。

2.2 操作流程图

图1 操作流程图

2.3 研究区概况

淮安市位于江苏省的北部，江淮平原的东部，在北纬32°43ˊ00"～3°06ˊ00"与东经118°12ˊ00"～119°36ˊ30"之间，其占地面积大约为10072平方公里，地属暖温带性气候向亚热带的过渡性气候，四季温差较大，淮安市水系比较发达，形成了独特的气候类型，具有较高的可研究性。淮安是江苏省长江以北的核心地区，长三角城市群的成员，苏北重要的中心城市。在东北邻接连云港，在东南邻接盐城，在南邻接扬州，在西南邻接省会南京、和安徽省滁州市，在西北邻接宿迁。是南下北上的重要交通枢纽，区位优势独特。淮安是江苏省的重要交通枢纽，也是长三角北部地区的区域交通枢纽，发展空间很大。

3 淮安市土地利用数据的获取

3.1 研究区数据获取

本文使用的遥感影像是从地理空间数据云上下载的，分别选择了2000年与2006年淮安市5月份的遥感影像作为实验数据，其投影坐标系统为WGS84，UTM，Zone 50。将下载的数据解压后得到单波段遥感影像、通过ERDAS使用 Import功能进行文件类型转换、使用Layer Stack功能进行多波段影像的叠加，使用Image Geometric Correctionimage 功能将多波段图像与比例尺为1:300000带有经纬坐标的淮安市行政地图进行几何校正，经过Subset Image裁剪得到淮安市的遥感影像，为了减小数据量进一步缩小了研究区的范围。

3.2 地物类型提取

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