申请/专利权人：南京国准数据有限责任公司

申请日：2020-04-04

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN111460003B

主分类号：G06F16/2458

分类号：G06F16/2458;G06F16/248;G06F16/29;G06V20/10;G06F18/23;G06F18/27

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2020.08.21#实质审查的生效;2020.07.28#公开

摘要：本发明公开了一种基于城市群尺度探测土地利用与地表温度耦合关系的方法，包括如下步骤：1获取待研究区域的土地利用数据，分析景观格局特征；2获取待研究区域的遥感影像数据并进行地表温度反演，得到地表温度；3基于所述地表温度进行全局莫兰指数计算和局部莫兰指数计算，继而探讨待研究区域地表平均温度的空间集聚性特征；4获取每个格网单元内的平均地表温度和每个格网单元中各类土地利用占比，并采用地理加权回归模型，分析区域土地利用与地表温度之间的耦合关系和空间非稳定性。该方法结合景观格局指数、全局莫兰指数、LISA聚类图及GWR模型，有效揭示城市化过程中不同地区的土地利用与地表温度的局部耦合关系，实现了精度上的突破。

主权项：1.基于城市群尺度探测土地利用与地表温度耦合关系的方法，其特征在于，包括如下步骤：1获取待研究区域的土地利用数据，并基于所述土地利用数据分析所述待研究区域中各类土地利用占比及景观指数，并基于景观指数分析景观格局特征；2获取待研究区域的遥感影像数据，并对所述遥感影像数据进行数据预处理，并基于预处理后的遥感影像数据进行地表温度反演，得到地表温度；3基于所述地表温度进行全局莫兰指数计算和局部莫兰指数计算，继而得到空间关联局部指标聚类图，并基于空间关联局部指标聚类图探讨待研究区域地表平均温度的空间集聚性特征；4获取每个格网单元内的平均地表温度和每个格网单元中各类土地利用占比，并采用地理加权回归模型，分析区域土地利用与地表温度之间的耦合关系和空间非稳定性；步骤3包括：301根据所述地表温度，对设定尺寸的格网单元内的平均温度进行统计，并基于空间自相关工具，计算每个格网单元的全局莫兰指数和局部莫兰指数；302基于全局莫兰指数的计算结果进行自相关性分析；303在局部莫兰指数的计算结果上进行空间聚类，得到空间关联局部指标聚类图，并根据空间关联局部指标聚类图分析得出地表温度聚集特性，所述地表温度聚集特性包括高高聚集、高低聚集、低高聚集、低低聚集和不显著；步骤4包括：401以设定尺寸的格网单元为标准，基于每个格网单元的平均地表温度和不同土地利用类型所占的比例，由地理加权回归分析工具计算得出各类土地利用类型相关性；402从模型拟合优度、相关系数方面分析各土地利用类型对地表温度在空间上的不同影响程度；全局莫兰指数的计算公式为： 局部莫兰指数的计算公式为： 式中，I代表全局莫兰指数，IU代表局部莫兰指数，xi、xj分别代表的是第i个、第j个格网单元内的脆弱性指数均值，指的是全部评价单元的脆弱性均值，wij指的是空间权重矩阵，s代表空间权重矩阵各元素之和，n为格网单元的数量；根据全局莫兰指数判断地表温度空间上的相关性；在p0.05下，Z1.96或Z-1.96时，研究对象在空间上具有显著的空间自相关性，且I0为正相关，反之为负相关，p和Z分别为第一显著性参数和第二显著性参数，p和Z代表显著性水平；步骤1中分析景观格局特征的步骤为：以设定尺寸的格网单元作为评价单位，分别计算最大斑块面积指数、斑块密度、平均面积、斑块形状指数、平均最近距离、斑块结合度、聚集度这7个景观指数，并基于计算出的景观指数分析待研究区域景观破碎化程度及连通性；步骤2中基于预处理后的遥感影像数据进行地表温度反演法的步骤包括：201基于所述预处理后的遥感影像数据计算出归一化差异植被指数，继而计算出地表植被覆盖度；202基于所述地表植被覆盖度估算出自然表面像元的比辐射率和城镇像元的比辐射率；203基于所述自然表面像元的比辐射率和城镇像元的比辐射率计算出辐射亮度值；204基于所述辐射亮度值计算出地表温度；具体地，基于遥感影像数据进行地表温度反演法的步骤包括：步骤201，由公式1计算地表植被覆盖度Fv；Fv＝NDVI-NDVIsNDVIv-NDVIs1式中，NDVI为归一化差异植被指数，取NDVIv＝0.70和NDVIs＝0.05；步骤202，由公式2和3估算自然表面和城镇像元的比辐射率；εsurface＝0.9625+0.0614Fv-0.0461Fv22εbuilding＝0.9589+0.086Fv-0.0671Fv23式中，εsurface和εbuilding分别代表自然表面像元的比辐射率和城镇像元的比辐射率；步骤203，根据公式4计算在温度为Ts下的辐射亮度值BTs；BTs＝[Lλ-L↑-τ·1-εL↓]τ·ε4式中，大气透射率τ以及大气上行辐射L↑和下行辐射L↓可通过NASA官网输入成影时间以及中心经纬度查询计算，ε为地表比辐射率值，Lλ为热红外波段的辐射定标值；地表比辐射率是水体、自然表面和城镇像元的比辐射率相加，水体像元比辐射率赋值0.995，自然表面和城镇像元的比辐射率根据公式23计算得到；热红外波段的辐射定标值，是根据影像的头文件中偏差参数和星上辐射亮度值计算，利用ENVI5.0软件中RadiomotricCalibration工具计算得到；步骤204，利用公式5获得地表温度Ts；Ts＝K2lnK1BTs+1-273.155式中，K1和K2分别是定标常数，Landsat8中K1＝480.89，K2＝1201.14。

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百度查询： 南京国准数据有限责任公司 基于城市群尺度探测土地利用与地表温度耦合关系的方法

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