三维非同温表面热辐射方向性模型的室内模拟实验验证

基于室内模拟实验,对遥感像元尺度地表热辐射方向性模型进行验证.当考虑地表像元具有明显的三维结构且像元内温度非均一时,像元辐射亮温的方向性取决于像元结构和像元组分的温差,对三维非同温表面的室内模拟和观测实验验证了基于这一思路建立的表面热辐射方向性模型.     

连续植被的热辐射方向性

正确认识非同温混合像元热辐射方向性规律是利用多角度遥感数据反演像元组分温度的前提。论文基于局地热平衡条件和组分有效发射率概念探讨了连续植被的热辐射方向性模型。模型表明同温下的热辐射方向性只决定于连续植被体系总有效发射率的方向性，它是各组分有效发射率的和，决定于植被叶面和土壤表面的发射率、冠层结构参数。在非同温状况下，组分温度通过组分有效发射率调节体系的辐射亮度方向变化。模型解释了热辐射中孔穴效应问题。并通过蒙特卡罗逆向模拟从微观探讨了热辐射方向性与植被叶面和土壤表面的发射率、冠层结构参数的关系，并对孔穴效应引起体系发射率的增量和辐射亮度的增量进行了模拟分析。结果表明，对于球面型连续植被，叶面和土壤表面发射率值分别取0.98和0.94时，垂直方向上孔穴效应使体系的总有效发射率有0.01-0.025幅度的增值。当连续植被处于20℃同温状况时，孔穴效应引起的辐射亮度增量基本上都在0.8℃以上，最高可达到1.3℃。     

非同温表面热辐射方向性LSF概念模型的野外试验验证

用禹城矮杆冬小麦的热辐射方向性实地测量数据,验证LSF非同温表面热辐射方向性概念模型.小麦结构造成的方向比辐射率用辐射传输模型经基尔霍夫定律得到,视在温差引起的方向比辐射率用间隙率模型计算.结果表明LSF概念模型正确描述了非同温像元的热辐射方向性.     

非匀一冠层热辐射方向性3维模型构建——以玉米冠层为例

建立适用于多类型植被场景的热辐射方向性模型是进行地表热辐射方向性研究的一种手段。利用真实植株几何及生理参数的统计平均值来刻画理念植株,并给定其空间分布特征,进行不同生长期植被冠层的描述。基于冠层双向孔隙率思想构建了冠层热辐射方向性3维模型,模型继承了孔隙率模型在计算冠层热辐射方向性上的简洁优势同时以几何光学的思想考虑了冠层空间异质性对冠层热辐射方向性的影响。以玉米冠层为例,进行了不同生长期玉米冠层热辐射方向亮温的模拟,通过与实地测量数据的比对表明,本文发展的模型能够较准确地模拟不同生长期玉米植被场景的方向亮温变化规律,模拟误差主要来自理念株的刻画误差、玉米叶片形状的近似以及忽略了多次散射贡献等3个方面。模型的构建方法对稀疏植被场景、浓密植被场景、多类型植被的混合场景均可适用,不同观测几何下的植被场景4组份面积比计算结果有望应用于复杂地表条件下地表返照率的研究。     

3维城市模型框架数据的探讨

研究与分析3维城市模型框架数据的定义和理论依据.在几个前提条件的基础上,借鉴2维GIS的理论、技术和经验,探讨3维城市模型框架数据所包含的内容及各种类别,为3维数字城市的建设提供理论基础.     

两组分非同温像元热辐射中多次散射影响的解析模型和验证

具有三维结构的非同温地表像元表面热辐射的方向性，取决于像元组分参数，如组分温度，组分发射率，组分结构参数等，而组分的热辐射在组分间的多次散射对像元表面总热辐射方向性的贡献主要取决于像元的几何结构，本文以热辐射几何光学模型为基础，根据多次反弹的原理定量表述了组分热辐射在组分间的多次散射，对随机分布的两且分非同温像元，建立了解析表达的热辐射方向性模型，室内模拟实验室测数据的检验证明了模型的适用性和简单性。     

3维城市模型的可视化研究

本文在对已有的３维（３Ｄ）城市模型进行分析的基础上,着重探讨了建筑物模型的构造方法,提出了一种分层组合模型方法构造建筑 及在此模型基础上的动态显示、空间分析和交互操作等功能,并开发了一个应用系统（３ＤＴＯＯＬ）对３Ｄ城市模型中的地形和建筑物进行整体维动态显示和操作。最后利用约４ｋｍ＾２试验区对本文提出的模型和开发系统进行了全面的实验研究。     

热红外核驱动模型在垄行植被热辐射方向性特征拟合中的精度分析

垄行种植是果园及农作物的常见种植结构,其冠层比连续和离散植被冠层具有更强的热辐射各向异性,开展垄行植被冠层的热辐射方向性校正对干旱监测等应用具有重要意义.热红外核驱动模型是热辐射方向性校正的基础,但现有核驱动模型在垄行植被冠层中的拟合精度未被讨论过.本文以在法国波尔多获取的两组不同朝向葡萄园冠层航空实测方向性特征为基础...     

联合热红外与微波的作物辐射方向性模型研究

热红外遥感提供地表表层辐射信息为主,被动微波遥感可更好地提供植被和土壤背景垂直结构的辐射信息。结合热红外与被动微波遥感的优势协同反演植被和土壤组分温度是提高组分温度反演精度的一种思路。本文在对热红外辐射传输模型和微波辐射模型进行比较的基础上,构建均匀作物的统一场景,将统一场景的参数分为直接参数和间接参数。基于统一场景,修改微波辐射模型的场景结构及叶倾角分布,并增加组分温度参数以计算辐射亮温,最终构建热红外与微波辐射联合模拟模型(UEasmmes模型)。针对均匀玉米作物,利用UEasmmes模型进行联合模拟,分析了组分温度、组分发射率、叶面积指数LAI及叶倾角分布LAD对热红外与微波的方向性亮温DBT的敏感性响应差异。分析结果表明:协同热红外与被动微波遥感反演植被和土壤组分温度是可行的,但对于如何克服组分发射率、LAI及LAD对植被有效发射率的影响而导致的微波辐射亮温变化以及实现热红外表皮温度与微波等效温度之间的转化仍是需要深入研究和探讨的问题。     

用Monte Carlo方法模拟连续植被热辐射方向性

Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ方法在可见光遥感中被广泛用于植被冠层ＢＲＤＦ模型。论述如何应用蒙特卡罗方法模拟连续植被冠层的热辐射方向性,并用野外实验观测数据对模拟结果进行验证对比。     

城市目标方向亮温观测的视场效应分析

基于简化的城市目标三维结构模型,利用计算机图形学中辐射度方法,对城市目标的热辐射方向性规律进行模拟。在传感器分别位于近地面和卫星轨道时,研究了城市目标各组分在视场内的权重随观测天顶角、方位角和观测距离改变的变化规律。结果表明:城市目标方向亮温地面辐射测量存在显著视场效应。当传感器位于近地面时,在垂直太阳主平面附近,视场效应达到最大。方向亮温随观测距离的改变有明显变化。随着观测距离的增加,视场效应急剧减小。将近地面测量得到的方向亮温与卫星影像计算所得的方向亮温对比时,视场效应是一个必须考虑的因素。     

基于IMAGIS的城市三维景观的构建

研究在IMAGIS环境下,利用DWG格式的电子地图作为基础地形数据进行惠州市人民政府及其周边地区城市三维景观的构建和实现,并就城市三维景观构建过程中电子地图的预处理、特殊物体的建模、纹理映射等一系列关键问题进行了详细阐述.     

混合3维地籍空间数据模型

分析了3维地籍的需求, 提出了一种适用于3维地籍的混合3维空间数据模型。该模型由表达子模型和计算分析子模型构成, 其中表达子模型用于描述产权体的空间权属范围, 计算分析子模型用于3维地籍的空间分析和计算。两个子模型通过约束Delaunay四面体剖分算法和边界提取算法进行集成与转换。实验结果表明, 所提出的模型和算法有效、可行。     

三维城市模型数据组织与管理方法研究

海量三维城市模型数据(3DCM)如何得以有效地组织和管理,决定着3DCM在各个专业领域的应用前景,也是目前三维GIS研究的一个重要问题.本文结合上海市3DCM生产过程和三维模型库建设过程,首先从模型数据、要素类别和精细程度三个方面分析了3DCM的数据内容,在此基础上系统地介绍了上海市中心城区3DCM的数据库组织方法和管...     

长春地区地表温度异常遥感分析

热红外遥感是一项探测地热资源、植被覆盖、农作物估产等生态环境评价研究的重要技术。本次使用Landsat 7/ETM＋热红外波段（band 6）,基于单通道算法,对长春地区地表温度应用反演,从而为研究该区地热资源、土地覆盖、城市热岛效应及环境评价提供可靠的依据。研究表明,热红外遥感能够有效探测到地表温度异常,而引起其异常的原因有待我们就一步验证和深入研究。     

城市空间热环境的遥感研究--热场结构及其演变的分形测量

如何定量分析城市热环境（热场）结构及其演变特征是当前热环境遥感研究中的难点问题之一。本文将分形几何引入到对热场结构信息的定量研究中，针对城市热环境的结构特点设计出3种不同的分形计算模型，灰度曲面分形，剖面线分形和像元点分形。其中灰度曲面分形计算侧重揭示热场整体的分形特征，剖面线分形可用于对典型区域的热场结构信息变化的对比分析、像元点分形形计算则给出了像元热场变化梯度的定量描述，应用上述模型对1990年、1995年、1998年上海城市热环境的结构信息及其变化过程进行了分析。     

An analysis of urban expansion and its associated thermal characteristics using Landsat imagery

There has been an increasing interest in mapping and monitoring urban land use/land cover using remote sensing techniques. However, there still exist quite a number of challenges in deriving urban extent and its expansion density from remote sensing data quantitatively. This study utilized Landsat TM/ETM+ remote sensing data to assess urban expansion and its thermal characteristics with a case study in the city of Changsha, China. We proposed a new approach for quantitatively determining built-up area, its expansion density and their respective relationship with land surface temperature (LST) patterns. An urban expansion metric was also developed using a moving window mechanism to identify urban built-up area and its expansion density based on selected threshold values. The study suggested that urban extent and its expansion density, as well as surface thermal characteristics and patterns could be identified through quantitatively derived remotely sensed indices and LST, which offer meaningful characteristics in quantifying urban expansion density and urban thermal pattern. Results from the case study demonstrated that: (1) the built-up area and urban expansion density have significantly increased in the city of Changsha from 1990 to 2001; and (2) the differences of urban expansion densities correspond to thermal effects, where a high percentage of imperviousness is usually associated with the area covered by high surface temperature.     

扩展邻域元胞自动机模型城市扩张研究

元胞自动机近年来被广泛应用于动态模拟城市扩张,但其邻域类型一般固定于摩尔邻域.文章基于Geo-CA理论,自定义扩展邻域类型,并结合特定地理位置多层次约束性条件构建CA模型,扩展了CA模型的空间建模功能.以武汉市为例,将2000年和2009年TM遥感影像和城市用地数据作为基础,结合武汉市城市规划图、DEM、道路交通图、水域等多层次图像,构成空间数据库,建立武汉市城市扩张扩展邻域CA模型.最后以2009年数据为基础,对武汉市2018年城市用地扩张情况进行预测,为武汉市城镇建设提供参考.     

多源遥感数据支持下的城市生态状况评价

城市生态环境监测具有数据来源广泛、监测要素复杂、服务对象多样等特点,整合可用的资源进行城市生态的综合监测成为目前关注的热点。本文利用高分辨率遥感影像,以及地表覆盖、城市边界等遥感产品,在现有遥感生态指数的基础上,结合黑臭水体指数,构建适合综合评估城市生态状况的集成遥感监测模型,实现对城市生态环境状态的多维度监测。该方法能够较准确客观地反映城市的生态环境质量,理论上补充了基于遥感数据的城市生态环境监测方法,可为城市生态环境监测的信息化建设提供技术支撑。     

热红外遥感中大气下行辐射效应的一种近似计算与误差估计

在热红外遥感中,大气下行辐射效应很难处理,原因是地表双向反射分布函数很难精确描述。因此常见的处理方法是在如下２ 个假设前提下对该项作做简化计算： 一是假设地表反射为朗伯体特性,二是大气下行辐射在半球空间内取常数。该文提出了一种在地表为非朗伯体、大气下行辐射为非各向同性等一般条件下近似计算大气下行辐射效应的方法。通过数值模拟表明：（１） 所采用的方法可以在放弃２ 个假设的前提下,更精确地计算热红外大气下行辐射效应的数值,计算精度比２ 个假设前提下的计算方法至少提高２０ ．５３ ％ ;（２） 该方法所带来的误差是大气模式、遥感器视角和通道的函数。其中,通道４ 的相对误差比通道５大,同一通道中模式５ 的相对误差最大,但最大可能相对误差不到８ ％ ,且随扫描角的增大而减小;（３） 大气下行辐射效应项占总辐射亮度值之比例在±３０°视角范围内一般不超过４ ％ 。