[发明专利]一种工业热岛效应的遥感定义方法

说明书

工业活动产生的热污染对城市生态环境造成了严重的负面影响，但目前尚且缺少工业区域热环境效应的定量化测算方法与流程。本发明针对上述问题，公开了一种工业热岛效应的遥感定义方法，该方法包括如下步骤：步骤1)利用Google Earth框定工业目标区域矢量边界；步骤2)对目标工业区域Landsat8影像进行数据预处理，并反演地表温度；步骤3)在工业区域外围构建5千米缓冲区，并将其100等分，生成50米的逐层缓冲区100个；步骤4)计算每层缓冲区的平均地表温度，绘制平均地表温度随距离变化的散点图，并利用B样条曲线进行插值；步骤5)根据地表温度变化曲线，找到首个变化临界点，进而计算响应范围(km)、响应温差(℃)以及响应强度(℃/km)。

技术领域

本发明涉及一种工业热岛效应的遥感定义方法，针对城市内工业园区的热环境效应问题，提出了适用于热排放地物目标的热岛效应遥感测算方法，结合工业园区周边区域的地表温度变化曲线，建立了面向工业地物的三个响应指标，用于清晰地量化此类具有热排放的城市大型目标对局地热环境的影响，以期进一步了解城市工业热源对微气候的影响机制。

背景技术

在世界范围内，快速的城市化导致了城市气候和地表生化过程的重大变化。其中，城市热岛效应(UHI effect)是最典型的城市生态环境问题之一，即城市地区的气温和地表温度(LST)高于其周边郊区的现象。城市温度上升影响了城市居民的宜居性，加剧了空气污染，增加了对冷却能源的消耗，损害了人类健康。针对以上问题，城市研究人员正急切地评估能够缓解城市地区进一步变暖的策略。

目前的研究广泛地总结了工业、交通和建筑能源产生的人为余热是导致城市热岛效应的重要原因之一(Kato and Yamaguchi 2005,Kotharkar and Surawar 2016,Papadopoulos and Moussiopoulos 2004,Han and Taylor 2015)。在资源开发和利用的过程中，工业生产发展所需的基本材料和能源消耗引起了一系列的环境问题(Rao etal.2018)，引起城市热量的再分配以及地表能量的波动(Chakraborty,Kant and Mitra2015)。根据以往的研究，工业用地在高地表温度的形成中起着主导作用(Li等人，2011年)，城市高温区域高度集中在工业区(Pearsall 2017,Tran et al.2017)。此外，如果忽视工业生产活动对环境的影响，用于缓解环境恶化的人力、物力、财力投入甚至会翻倍(Wan,Shenand Choi 2017)。另外，人工地表(即人造区域)，如商业区、居住区和工业区，通常作为一个整体来研究城市热环境的变化(Li et al.2011,Chakraborty et al.2015)。因此，将工业园区作为一种单独的研究目标，专注研究工业地物目标的热响应与热排放之间的关系，有待深入探索。

以往的研究也曾关注到城市气候调控目标对热环境的影响，如城市绿地(大型公园)的冷岛效应、城市水体等(Yan,Wu and Dong 2018,Cao et al.2010,Bowler etal.2010,Bartesaghi-Koc,Osmond and Peters 2019)。早期的研究是基于固定点位的实测数据来估计城市水体的冷岛效应影响范围(Chang,Li and Chang 2007)。为了采用更方便的数据获取方式，(Du et al.2016)利用谷歌地球和landsat-8卫星图像数据定量化探测了上海市水体的冷岛效应。总之，大量的研究证明，利用遥感技术准确、实时地提取动态热辐射信息，可以为区域热环境优化提供有力的支持(Wilson et al.2003,Stone and Rodgers2001,Meng et al.2018,Dos Santos et al.2017,Powers et al.2015,Feng etal.2019)。

综上所述，准确量化工业园区对热环境的影响是目前工业热污染管控的一项紧迫任务。因此，本发明将研究焦点集中在城市大型工业园区，旨在建立一种工业热岛效应的定量化测算方法。环境部门和城市规划者可根据不同季节工业热岛效应的强度调整生产任务的部署，旨在降低工业生产活动对局地热环境的不利影响。

发明内容