[发明专利]城市地表热岛强度动态量化方法、装置及电子设备

说明书

本发明属于城市热岛分析技术领域，涉及城市地表热岛强度动态量化方法、装置及电子设备，该方法包括：提取逐年的动态的城市自然边界；提取逐年的动态的城市中心点；提取逐年的动态的乡村自然边界；利用瞬时地表温度遥感数据，通过两次拟合高斯曲面，分别提取城市代表性区域的平均瞬时地表温度与城乡总体区域的最高地表温度；确定乡村区域平均瞬时地表温度；构建动态瞬时地表热岛强度计算模型；确定动态地表热岛强度。本发明能够解决动态地表热岛强度量化模型中城市边界单一的问题，实现动态的城市自然边界、动态的乡村自然边界的快速精确提取，提升城市区域平均瞬时地表温度的精度以及动态地表热岛强度量化的一致性。

技术领域

本发明涉及城市热岛分析技术领域，具体而言，涉及顾及城市扩张的地表热岛强度动态量化方法、装置及电子设备。

背景技术

随着全球城市化进程的加快，城市热岛现象成为了典型的城市热环境问题之一，是影响气候变化、城市人居环境及健康的关键因素。

目前地表热岛强度量化模型常忽略城市边界的扩张及合并过程，使得背景温度参考值的选取具有很大的不确定性，从而无法准确反映热岛强度及范围的长期变化特征。总体上，地表热岛量化方法缺乏统一标准，地表热岛现象的监测精度低。

借鉴相对成熟的城市聚类算法，研究学者发展了固定的城市及乡村范围的划定方法，并采用一次温度场模型量化地表热岛强度。然而，这些模型未充分顾及城市自然边界的动态特征，从而影响乡村自然边界的提取精度。此外，现有的温度场模型通过刻画地表温度的分布格局特征，构建椭球体以获取温度场参数，以此来表征地表热岛强度。然而，该模型对于背景温度的选取具有较大的敏感性，且由城市扩张产生的动态城乡边界的作用未能充分展现，单个椭球体参数无法消除城市边缘过渡带的影响，而地表热岛强度的量化应充分体现城市与乡村地表的最大自然差异。因此，传统的基于静态城乡边界的一次高斯场模型无法有效监测动态地表热岛强度。

发明内容

为了解决当前地表热岛强度量化方法中存在的技术问题，本发明充分考虑城乡范围的动态变化，通过量化城市、城郊及乡村地表温度的空间分布格局，提供顾及城市扩张的动态城乡边界提取方法、装置及电子设备。利用该方法改进高斯体模型在地表温度场中的应用模式，通过两次高斯温度曲面拟合过程构建动态地表热岛强度量化模型，实现瞬时地表热岛强度的长时序精准量化，适用于不同时刻、不同区域瞬时地表热岛强度的一致性量化，进而提高动态地表热岛的监测精度和应用价值。

第一方面，本发明提供了城市地表热岛强度动态量化方法，包括：

构建长时序遥感土地利用分类数据库，提取逐年的动态的城市自然边界；

基于所述城市自然边界，利用离散点群最小最大距离法，提取逐年的动态的城市中心点；

获取城市自然边界的扩张及城市中心点的位移，提取逐年的动态的乡村自然边界；

利用瞬时地表温度遥感数据，通过两次拟合高斯曲面，分别提取城市代表性区域的平均瞬时地表温度与城乡总体区域的最高地表温度；

根据所述城乡总体区域的最高地表温度与所述城市中心点地表温度，确定乡村区域平均瞬时地表温度；

基于动态的所述城市自然边界与动态的所述乡村自然边界，利用所述城市代表性区域的平均瞬时地表温度与所述乡村区域平均瞬时地表温度，构建动态瞬时地表热岛强度计算模型；

根据所述动态瞬时地表热岛强度计算模型，确定动态地表热岛强度。

第二方面，本发明提供了城市地表热岛强度动态量化装置，包括第一提取单元、第二提取单元、第三提取单元、拟合单元、处理单元、模型构建单元与输出单元；

所述第一提取单元，用于构建长时序遥感土地利用分类数据库，提取逐年的动态的城市自然边界；