[發明專利]一種城市熱島強度的量化方法、系統、存儲介質及設備

在審

• 申請號: 202011103617.8
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112183451A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 周志翔;向煬;汪小爽;滕明君;佃袁勇;徐永榮;王鵬程
• 申請（專利權）人: 華中農業大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;G06N20/20
• 代理公司: 武漢謙源知識產權代理事務所(普通合伙) 42251
• 代理人: 王力

本發明涉及一種城市熱島強度的量化方法、系統、存儲介質及設備，其方法包括獲取目標區域的遙感影像信息并進行預處理；對預處理后的遙感影像信息進行反演計算，獲取地表溫度信息；根據地表溫度信息對目標區域進行局部空間自相關分析；計算局部空間的相對城市熱島強度并進行ward最小方差聚類分析，確定局部空間的城市熱島強度等級。本發明通過對遙感影像進行預處理和反演計算，得到地表溫度信息，并進行局部空間自相關分析，得到局部空間目標類型的地表溫度信息的平均值，進而準確計算出局部空間的相對城市熱島強度及城市熱島強度等級，極大地克服了現有方法難以忽略的方法應用限制和地表溫度會受周圍環境的影響等問題，量化結果精確，使用范圍更廣。

技術領域

本發明涉及城市環境分析技術領域，尤其涉及一種城市熱島強度的量化方法、系統、存儲介質及設備。

背景技術

隨著全球城市化進程的不斷推進，城市自然景觀向不透水表面的轉化，引起了一系列環境問題。城市熱島是最典型的環境問題之一，指市區溫度高于郊區溫度的一種現象，其加劇了極端氣候事件，增加了能源消耗，危害了居民身體健康，增加了熱相關死亡率，惡化了空氣質量等。

基于遙感數據所計算的指標經常用于量化城市熱島強度，經典的方法是量化城市與郊區之間的溫度差異，然而城市與鄉村定義與范圍的模糊極大地限制了量化城市熱島強度。幾個指標也發展來量化城市熱島強度，例如城市-耕地差異(城市區域平均LST(地表溫度)與耕地的溫度差)、城市-其它(城市區域平均LST與所有其它區域溫度差)、城市-水體差異(城市區域平均LST與水體溫度差)、最大溫度值與平均溫度的差異等、平均值-固定閾值(像元值減去平均值之后除以平均值，根據固定閾值計算城市熱島強度)、平均值-標準差(像元值減去平均值之后除以平均值，根據標準差對城市熱島強度進行分級)。然而這些方法存在不同程度的限制。首先，研究表明，城市-水體溫度差異的方法僅僅在存在大型水體有效，其它方法也存在類似的限制。其次，水體、耕地、其它區域、林地的LST與其周圍自然環境緊密相關，局地范圍內LST會受到周圍LST強度的影響，而且林地、耕地等植物活動存在顯著的季節變化，春、秋植物葉尚未完全展開或者已經凋謝，因此以上方法可能會存在春、夏、秋季低估城市熱島強度，冬季高估城市熱島等問題。最后，平均值-固定閾值法由于其城市大小、發展模式等異質性其應用也受到極大的限制。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種城市熱島強度的量化方法、系統、存儲介質及設備。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種城市熱島強度的量化方法，包括如下步驟：

獲取目標區域的遙感影像信息，并對所述遙感影像信息進行預處理；

對預處理后的所述遙感影像信息進行反演計算，獲取地表溫度信息；

根據所述地表溫度信息對所述目標區域進行局部空間自相關分析；

根據局部空間自相關分析的結果計算局部空間的相對城市熱島強度；

根據所述相對城市熱島強度對局部空間進行ward最小方差聚類分析，并確定每一類局部空間的城市熱島強度等級。

本發明的有益效果是：本發明的城市熱島強度的量化方法，通過對獲取的遙感影像進行預處理和反演計算，得到地表溫度信息，并進行局部空間自相關分析，得到局部空間目標類型的地表溫度信息的平均值，進而準確計算出局部空間的相對城市熱島強度，再通過ward最小方差聚類分析，精確得到城市熱島強度等級，極大地克服了城市-水體、城市-耕地、城市-森林、城市-其它差異、平均值-固定閾值等方法難以忽略的方法應用限制性以及地表溫度會受周圍環境的影響等問題，量化結果精確，并且使用范圍更廣。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進：

進一步：所述對所述地表溫度信息進行局部空間自相關分析具體包括如下步驟：