基于多光谱无人机的南京典型城市街区反照率估算及影响因素研究

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenjianhao2009
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反照率是影响地表辐射收支与能量平衡的重要因子,城市街区反照率直接造成城市热岛、热胁迫等生态气象环境问题。民用无人机遥感的空间分辨率可满足城市街区尺度的反照率观测需求,但是受到无人机搭载的消费级数码相机一般无法捕获近红外波段信息的限制从而缺乏相应的短波反照率估算方法,导致现有研究对城市街区反照率的时空特征及其影响因素的认知缺乏。本研究基于大疆精灵4多光谱无人机结合适用于城市下垫面的宽波段转换系数,开发了适用于城市内部的可见光和短波波段反照率的估算方法。通过与实际值进行对比,结果表明该方法具有较好的准确性:可见光和短波波段反照率的估算值与真实值的相关性分别可达到0.91和0.87。本研究采用此方法调查了南京市江北、市中心和河西三个地区典型局地气候区的宽波段反照率以及天文因素(太阳高度角)、天空状况(云量)、景观要素(归一化植被指数)和街区形态(高宽比)对城市街区反照率的影响。结果表明:(1)南京江北、市中心和河西地区的宽波段反照率没有明显的日变化特征;江北和河西地区的可见光、短波波段反照率均呈现夏季>春季>冬季>秋季的季节变化特征,市中心地区呈现春季>冬季>夏季>秋季的季节变化特征。(2)三个地区的宽波段反照率差异为:在春夏季,江北地区的宽波段反照率往往是三个地区最高;在秋冬季,市中心地区的宽波段反照率高于其他两个地区。在局地气候区间的比较发现,开阔高层区(LCZ4)和开阔中层区(LCZ5)的值一般更为接近,这两个局地气候区与紧凑高层区(LCZ1)的反照率大小关系在不同地区呈现不同的规律。(3)太阳高度角和云量对城市街区反照率的影响并不如自然生态系统明显。在春夏季,街区内的植被会明显影响短波波段反照率,而到秋冬季,由于植被衰落,街区形态对地表反照率的影响则会进一步凸显。本研究可为城市气候的精细化模拟、城市热环境缓解措施制定以及城市生态系统功能评价等提供重要的科学参考。
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