[發(fā)明專利]一種基于像元三分模型的地表熱環(huán)境時空分異效應(yīng)定量評價方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010095825.1
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111398182A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 侯春華;李富平;谷海紅;李小光;周淑青;張麗春;趙菁菁;宋文
• 申請（專利權(quán)）人: 華北理工大學(xué)
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25;G01J5/00
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11467
• 代理人: 賈凱

本發(fā)明公開了一種基于像元三分模型的地表熱環(huán)境時空分異效應(yīng)定量評價方法，運用像元三分模型估算礦業(yè)開發(fā)密集區(qū)植被覆蓋度，通過構(gòu)建NDVI?DFI特征空間提取端元特征值，將中分辨率遙感影像上的混合像元分解為光合/非光合植被和裸土3部分，估算與實際情況相符，提高了遙感獲取植被信息的能力，并定量評價光合/非光合植被和裸土對區(qū)域地表熱環(huán)境時空分異特征關(guān)系，為揭示礦業(yè)開發(fā)密集區(qū)光合/非光合植被和裸土對地表熱環(huán)境時空異質(zhì)性的影響機制提供定量參考依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種地表熱環(huán)境時空分異效應(yīng)定量評價方法，具體涉及一種基于像元三分模型的礦業(yè)開發(fā)密集區(qū)地表熱環(huán)境時空分異效應(yīng)定量評價方法。

背景技術(shù)

地表溫度(land surface temperature，LST)和植被覆蓋度(vegetationfractional coverage，VFC)是生態(tài)環(huán)境變化的重要指標(biāo)因子，研究兩者的時空變化及相互關(guān)系對評價區(qū)域生態(tài)環(huán)境建設(shè)、改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量具有重要意義。

植被覆蓋對地表能量交換和地表熱流均有影響，是地表溫度的重要影響因子。基于各種植被指數(shù)，如歸一化植被指數(shù)(normalized difference vegetation index，NDVI)、土壤調(diào)節(jié)植被指數(shù)(soil adjusted vegetation index，SAVI)、歸一化差值山地植被指數(shù)(normalized difference mountain vegetation index，NDMVI)或植被覆蓋度分析植被對區(qū)域地表熱環(huán)境的影響已成為研究熱點，結(jié)論基本一致，即植被覆蓋與地表溫度呈負相關(guān)關(guān)系，植被具有降低地表溫度的作用。

植被覆蓋度通常定義為植被(葉、莖、枝)在地面的垂直投影面積占統(tǒng)計區(qū)總面積的百分比，是衡量地表植被狀況的主要指標(biāo)之一，也是區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境變化的重要指標(biāo)，在大氣圈、土壤圈、水圈和生物圈中占據(jù)著重要地位。植被覆蓋度與植被蒸散有著密切的聯(lián)系，而植被蒸散是能量平衡與水分平衡的重要組成部分，是土壤-植被-大氣系統(tǒng)水熱通量傳輸中的一個過程，并且許多研究通過計算地表溫度與植被指數(shù)和植被覆蓋度的相關(guān)系數(shù)，得出植被覆蓋度與地表溫度的相關(guān)性要高于植被指數(shù)與地表溫度的相關(guān)性，因此建議用植被覆蓋度來研究植被對地表的降溫作用。

以往多集中于利用僅考慮光合植被(photosynthetic vegetation，PV)和裸土(bare soil，BS)2種組分的像元二分模型(dimidiate pixel model，DPM)，反演區(qū)域植被覆蓋度探討其與地表熱環(huán)境之間的關(guān)系。而自然界植被不僅包含綠色健康的光合植被，還包含大量的非光合植被(non-photosynthetic vegetation，NPV)。自然界中植被的凋落物，干枯植被的枝干、莖和農(nóng)作物收割后遺留的干枯作物茬等都包括在非光合植被范疇內(nèi)。研究表明非光合植被可以影響大氣和土壤之間的水熱傳輸條件，進而影響地表熱環(huán)境分異效應(yīng)。因此在某些區(qū)域(尤其是受礦業(yè)擾動的干旱半干旱的礦業(yè)開發(fā)密集區(qū)、草原和荒漠化地區(qū)等)把一個混合像元僅僅分解為裸土和光合植被這2種組分，分析其與地表熱環(huán)境時空分異效應(yīng)之間的關(guān)系并不合理。

對于礦業(yè)開發(fā)密集區(qū)，無論是礦山企業(yè)數(shù)量，還是礦山企業(yè)所占用土地數(shù)量來說都是相對集中的。采礦活動的實施直接剝離掉大量礦區(qū)采場表土，出現(xiàn)的大面積裸露地表在遙感影像上與裸土的光譜特征相一致。由于礦業(yè)開發(fā)引起的不當(dāng)開挖、覆被占用和土地占用直接改變了區(qū)域下墊面的熱特性，這些變化降低了植被蒸散，增加了不透水材料對太陽熱輻射的吸收，導(dǎo)致大量枯枝敗葉的產(chǎn)生，加上農(nóng)田作物收割后遺留的大量作物茬，同樣會對地表熱環(huán)境分異效應(yīng)造成一定影響。

區(qū)域地表熱環(huán)境定量評價是深入揭示地表熱環(huán)境形成機制的主要手段，也是應(yīng)對地表熱環(huán)境聚集效應(yīng)和制定緩解策略的重要依據(jù)。當(dāng)前區(qū)域地表熱環(huán)境分異效應(yīng)的研究中，把非光合植被作為一種組分，基于像元三分模型將中分辨率多光譜遙感影像的混合像元分解為光合/非光合植被和裸土這3種組分反演植被覆蓋度，分析其與礦業(yè)開發(fā)密集區(qū)地表熱環(huán)境時空分異效應(yīng)的演變研究尚鮮有報道。

發(fā)明內(nèi)容