《城市遙感：要素、形態與作用》是2019年科學出版社出版的圖書，作者是胡德勇。
基本介紹
- 書名：城市遙感：要素、形態與作用
- 作者：胡德勇
- ISBN：9787030625915
- 出版社：科學出版社
- 出版時間：2019-10-01
內容簡介,目錄,
內容簡介
《城市遙感：要素、形態與作用》聚焦於城市遙感的理論基礎及其技術套用，以城市要素、形態與作用的定量描述為主線，論述了當前套用前沿和新技術方法，並選擇具體研究區開展了套用實踐，主要內容涵蓋：地表不透水面的提取、城市熱場空間特徵及其變化、城區地表淨輻射空間特徵、城區人為熱通量參數化、城區複雜下墊面三維信息提取以及城區地表天空視域因子參數化。這些前沿性內容設計，凸顯了遙感技術套用於城市要素、形態與作用研究的技術優勢。
目錄
前言
第1章 導論 1
1.1 城市遙感 1
1.2 國內外城市遙感的發展 1
1.2.1 國外城市遙感的開端及早期發展 1
1.2.2 我國城市遙感的發展 6
1.3 城市遙感的理論框架和研究內容 11
1.3.1 城市遙感的理論框架 11
1.3.2 城市遙感的主要研究內容 12
1.4 城市遙感的發展趨勢 13
1.4.1 提升城市遙感的數據獲取和處理能力 14
1.4.2 構建新型城市遙感信息模型 14
1.4.3 提升城市遙感的預測決策能力 15
1.4.4 為“智慧城市”建設提供關鍵性技術 15
參考文獻 16
第2章 利用遙感數據和CART算法提取地表不透水面 17
2.1 概述 17
2.2 原理和方法 19
2.2.1 CART算法 19
2.2.2 估算模型的性能評估參量 20
2.3 總體技術流程 20
2.4 研究區概況 21
2.5 遙感數據收集及其預處理 22
2.5.1 Landsat影像數據 22
2.5.2 高解析度數據 23
2.5.3 夜間燈光數據 23
2.5.4 數據預處理 23
2.6 模型構建及不同模型性能對比 24
2.6.1 訓練數據和驗證數據的準備 24
2.6.2 輸入變數的選定 25
2.6.3 不同方案的性能對比 27
2.7 輸入變數簡化對建模的影響 29
2.8 夜間燈光數據對建模的影響 31
2.9 多季圖像對提升ISP估算精度的作用 31
2.10 長時序ISP的估算方案 32
2.10.1 基期ISP估算結果 32
2.10.2 長時序ISP估算方法 32
2.10.3 估算結果——套用實例 33
2.11 小結 34
參考文獻 34
第3章 京津唐地表不透水面蓋度及其變化的遙感監測 37
3.1 概述 37
3.2 京津唐地區概況 38
3.3 數據收集及其預處理 39
3.4 地表不透水面提取結果及精度分析 40
3.4.1 多時序地表不透水面提取結果圖 40
3.4.2 地表不透水面提取結果精度分析 40
3.5 地表不透水面增長的統計分析 42
3.6 各市主體城區地表不透水面的空間格局 44
3.6.1 北京市主體城區情況分析 44
3.6.2 天津市主體城區情況分析 46
3.6.3 唐山市主體城區情況分析 47
3.7 小結 51
參考文獻 51
第4章 利用Landsat 8遙感數據反演地表溫度 53
4.1 概述 53
4.2 TIRS感測器接收到的熱輻射能量 54
4.3 針對TIRS 10的溫度反演單窗算法 55
4.3.1 TIRS10_SC算法 56
4.3.2 Q_SC算法和JM_SC算法 56
4.4 研究區和數據 57
4.4.1 研究區 57
4.4.2 數據 57
4.5 數據處理與結果 58
4.5.1 大氣透過率的遙感反演 58
4.5.2 地表發射率的遙感反演 60
4.5.3 大氣平均作用溫度的估算 61
4.6 地表溫度反演結果與精度驗證 61
4.6.1 地表溫度反演結果 61
4.6.2 精度驗證 61
4.7 參數的敏感性分析 64
4.7.1 溫度參數Q的敏感性分析 64
4.7.2 地表發射率、大氣水汽含量和近地面氣溫的敏感性分析 65
4.8 小結 68
參考文獻 69
第5章 京津唐地區地表熱場空間特徵及其變化 71
5.1 概述 71
5.1.1 基於氣象站點實測數據 71
5.1.2 基於熱紅外遙感數據 71
5.2 遙感數據的收集 72
5.3 地表溫度的空間格局及變化特徵 73
5.3.1 各市主體城區地表溫度的空間特徵 73
5.3.2 各市主體城區地表溫度的變化分析 77
5.3.3 熱島強度及其變化分析 79
5.4 不同熱場類型的區分及其特徵分析 80
5.4.1 熱場類型的定義 80
5.4.2 不同熱場類型的空間特徵 81
5.4.3 不同熱場類型的面積占比 83
5.4.4 不同熱場類型的變化 83
5.4.5 空間差異及其質心遷移特徵 84
5.4.6 不同城區的貢獻指數分析 85
5.5 京津唐地區生態調控策略 85
5.6 小結 87
參考文獻 87
第6章 不透水地表蓋度與地表溫度相關性分析——以北京城區為例 89
6.1 概述 89
6.2 研究區和數據 91
6.2.1 研究區 91
6.2.2 數據 91
6.3 方法和技術流程 92
6.4 結果及分析 93
6.4.1 不透水地表蓋度時空分異 93
6.4.2 地表溫度變化分析 94
6.4.3 不透水地表蓋度與地表溫度相關性分析 95
6.5 小結 96
參考文獻 97
第7章 利用衛星遙感監測城區和近郊區地表淨輻射空間特徵及其變化 98
7.1 概述 98
7.2 方法和技術路線 99
7.2.1 方法 99
7.2.2 技術路線 100
7.3 研究區和數據 101
7.3.1 研究區 101
7.3.2 數據 101
7.4 數據處理及結果精度驗證 103
7.4.1 地表參數遙感反演 103
7.4.2 地表淨輻射反演結果及其精度驗證 105
7.5 北京市城區和近郊區地表淨輻射的空間差異及其變化 106
7.5.1 城區和近郊區地表淨輻射空間分布特徵 106
7.5.2 不同下墊面地表淨輻射差異 107
7.5.3 地表淨輻射的年際變化分析 108
7.6 不同下墊面短、長波的上、下行輻射差異及其對淨輻射的影響 109
7.7 城市擴張及其對地表淨輻射的影響 110
7.8 小結 110
參考文獻 111
第8章 利用ASTER遙感數據和氣象數據估算城市人為熱排放通量 113
8.1 概述 113
8.2 研究區、數據和方法 114
8.2.1 研究區 114
8.2.2 數據收集和預處理 115
8.2.3 原理和方法 116
8.3 數據處理 117
8.3.1 地表淨輻射通量反演 117
8.3.2 感熱通量反演 119
8.3.3 潛熱通量反演 120
8.3.4 儲熱通量 121
8.4 人為熱排放通量結果及分析 122
8.5 小結 124
參考文獻 124
第9章 能源清單法和多源遙感數據支持下人為熱通量參數化 127
9.1 概述 127
9.2 方法和技術路線 129
9.2.1 基於能源清單法的縣區級AHF年均值估算 129
9.2.2 精細格網單元的人為熱排放通量參數化 130
9.2.3 技術路線 131
9.3 研究區及數據 132
9.3.1 研究區 132
9.3.2 數據 134
9.4 省、市和縣級行政區域單位的排放量估算 137
9.4.1 省級行政區域單位的人為熱排放量 137
9.4.2 市級行政區域單位的人為熱排放 138
9.4.3 各區縣不同熱源人為熱排放 142
9.5 精細格網單元人為熱排放通量的估算 144
9.5.1 人為熱排放通量和人居指數之間的關聯模型 144
9.5.2 基於關聯模型的精細格網單元人為熱排放通量估算 145
9.5.3 估算結果的對比及其精度分析 149
9.6 人為熱排放通量的月值和日值估算 152
9.6.1 人為熱排放通量的月變化 152
9.6.2 人為熱排放通量的日變化 154
9.7 小結 156
參考文獻 157
第10章 利用ZY-3高解析度影像提取城區地表信息 160
10.1 概述 160
10.1.1 城區地表三維信息的套用概況 160
10.1.2 城區地表三維信息的獲取方式 160
10.1.3 城市數字地表模型 162
10.2 研究區和數據 163
10.2.1 研究區 163
10.2.2 數據 163
10.3 ZY-3衛星影像的空間定位 166
10.3.1 有理函式模型 166
10.3.2 立體影像的空間定位 168
10.3.3 系統誤差的補償 169
10.4 利用ZY-3衛星影像立體像對提取城區地表DSM 171
10.4.1 立體像對基本原理 171
10.4.2 技術流程 172
10.4.3 數據處理 173
10.4.4 結果對比及精度評價 173
10.5 綜合利用ZY-3影像和多視角光學點雲數據改善城區DSM性能 177
10.5.1 技術流程 178
10.5.2 多視角光學點雲數據的生成 180
10.5.3 點雲數據融合的比較 184
10.5.4 建築區域DSM性能的提升 185
10.5.5 套用前景 190
10.6 小結 191
參考文獻 192
第11章 城區地表天空視域因子的參數化 194
11.1 概述 194
11.2 方法 195
11.2.1 基於DSM數據的計算方法 195
11.2.2 魚眼相機拍攝法 197
11.3 研究區和數據 197
11.3.1 研究區 197
11.3.2 數據 198
11.4 結果與分析 200
11.4.1 數字表面模型提取天空視域因子分布 200
11.4.2 魚眼相機天空視域因子採樣分析 202
11.4.3 數字表面模型提取天空視域因子驗證分析 203
11.5 小結 205
參考文獻 205
第1章 導論 1
1.1 城市遙感 1
1.2 國內外城市遙感的發展 1
1.2.1 國外城市遙感的開端及早期發展 1
1.2.2 我國城市遙感的發展 6
1.3 城市遙感的理論框架和研究內容 11
1.3.1 城市遙感的理論框架 11
1.3.2 城市遙感的主要研究內容 12
1.4 城市遙感的發展趨勢 13
1.4.1 提升城市遙感的數據獲取和處理能力 14
1.4.2 構建新型城市遙感信息模型 14
1.4.3 提升城市遙感的預測決策能力 15
1.4.4 為“智慧城市”建設提供關鍵性技術 15
參考文獻 16
第2章 利用遙感數據和CART算法提取地表不透水面 17
2.1 概述 17
2.2 原理和方法 19
2.2.1 CART算法 19
2.2.2 估算模型的性能評估參量 20
2.3 總體技術流程 20
2.4 研究區概況 21
2.5 遙感數據收集及其預處理 22
2.5.1 Landsat影像數據 22
2.5.2 高解析度數據 23
2.5.3 夜間燈光數據 23
2.5.4 數據預處理 23
2.6 模型構建及不同模型性能對比 24
2.6.1 訓練數據和驗證數據的準備 24
2.6.2 輸入變數的選定 25
2.6.3 不同方案的性能對比 27
2.7 輸入變數簡化對建模的影響 29
2.8 夜間燈光數據對建模的影響 31
2.9 多季圖像對提升ISP估算精度的作用 31
2.10 長時序ISP的估算方案 32
2.10.1 基期ISP估算結果 32
2.10.2 長時序ISP估算方法 32
2.10.3 估算結果——套用實例 33
2.11 小結 34
參考文獻 34
第3章 京津唐地表不透水面蓋度及其變化的遙感監測 37
3.1 概述 37
3.2 京津唐地區概況 38
3.3 數據收集及其預處理 39
3.4 地表不透水面提取結果及精度分析 40
3.4.1 多時序地表不透水面提取結果圖 40
3.4.2 地表不透水面提取結果精度分析 40
3.5 地表不透水面增長的統計分析 42
3.6 各市主體城區地表不透水面的空間格局 44
3.6.1 北京市主體城區情況分析 44
3.6.2 天津市主體城區情況分析 46
3.6.3 唐山市主體城區情況分析 47
3.7 小結 51
參考文獻 51
第4章 利用Landsat 8遙感數據反演地表溫度 53
4.1 概述 53
4.2 TIRS感測器接收到的熱輻射能量 54
4.3 針對TIRS 10的溫度反演單窗算法 55
4.3.1 TIRS10_SC算法 56
4.3.2 Q_SC算法和JM_SC算法 56
4.4 研究區和數據 57
4.4.1 研究區 57
4.4.2 數據 57
4.5 數據處理與結果 58
4.5.1 大氣透過率的遙感反演 58
4.5.2 地表發射率的遙感反演 60
4.5.3 大氣平均作用溫度的估算 61
4.6 地表溫度反演結果與精度驗證 61
4.6.1 地表溫度反演結果 61
4.6.2 精度驗證 61
4.7 參數的敏感性分析 64
4.7.1 溫度參數Q的敏感性分析 64
4.7.2 地表發射率、大氣水汽含量和近地面氣溫的敏感性分析 65
4.8 小結 68
參考文獻 69
第5章 京津唐地區地表熱場空間特徵及其變化 71
5.1 概述 71
5.1.1 基於氣象站點實測數據 71
5.1.2 基於熱紅外遙感數據 71
5.2 遙感數據的收集 72
5.3 地表溫度的空間格局及變化特徵 73
5.3.1 各市主體城區地表溫度的空間特徵 73
5.3.2 各市主體城區地表溫度的變化分析 77
5.3.3 熱島強度及其變化分析 79
5.4 不同熱場類型的區分及其特徵分析 80
5.4.1 熱場類型的定義 80
5.4.2 不同熱場類型的空間特徵 81
5.4.3 不同熱場類型的面積占比 83
5.4.4 不同熱場類型的變化 83
5.4.5 空間差異及其質心遷移特徵 84
5.4.6 不同城區的貢獻指數分析 85
5.5 京津唐地區生態調控策略 85
5.6 小結 87
參考文獻 87
第6章 不透水地表蓋度與地表溫度相關性分析——以北京城區為例 89
6.1 概述 89
6.2 研究區和數據 91
6.2.1 研究區 91
6.2.2 數據 91
6.3 方法和技術流程 92
6.4 結果及分析 93
6.4.1 不透水地表蓋度時空分異 93
6.4.2 地表溫度變化分析 94
6.4.3 不透水地表蓋度與地表溫度相關性分析 95
6.5 小結 96
參考文獻 97
第7章 利用衛星遙感監測城區和近郊區地表淨輻射空間特徵及其變化 98
7.1 概述 98
7.2 方法和技術路線 99
7.2.1 方法 99
7.2.2 技術路線 100
7.3 研究區和數據 101
7.3.1 研究區 101
7.3.2 數據 101
7.4 數據處理及結果精度驗證 103
7.4.1 地表參數遙感反演 103
7.4.2 地表淨輻射反演結果及其精度驗證 105
7.5 北京市城區和近郊區地表淨輻射的空間差異及其變化 106
7.5.1 城區和近郊區地表淨輻射空間分布特徵 106
7.5.2 不同下墊面地表淨輻射差異 107
7.5.3 地表淨輻射的年際變化分析 108
7.6 不同下墊面短、長波的上、下行輻射差異及其對淨輻射的影響 109
7.7 城市擴張及其對地表淨輻射的影響 110
7.8 小結 110
參考文獻 111
第8章 利用ASTER遙感數據和氣象數據估算城市人為熱排放通量 113
8.1 概述 113
8.2 研究區、數據和方法 114
8.2.1 研究區 114
8.2.2 數據收集和預處理 115
8.2.3 原理和方法 116
8.3 數據處理 117
8.3.1 地表淨輻射通量反演 117
8.3.2 感熱通量反演 119
8.3.3 潛熱通量反演 120
8.3.4 儲熱通量 121
8.4 人為熱排放通量結果及分析 122
8.5 小結 124
參考文獻 124
第9章 能源清單法和多源遙感數據支持下人為熱通量參數化 127
9.1 概述 127
9.2 方法和技術路線 129
9.2.1 基於能源清單法的縣區級AHF年均值估算 129
9.2.2 精細格網單元的人為熱排放通量參數化 130
9.2.3 技術路線 131
9.3 研究區及數據 132
9.3.1 研究區 132
9.3.2 數據 134
9.4 省、市和縣級行政區域單位的排放量估算 137
9.4.1 省級行政區域單位的人為熱排放量 137
9.4.2 市級行政區域單位的人為熱排放 138
9.4.3 各區縣不同熱源人為熱排放 142
9.5 精細格網單元人為熱排放通量的估算 144
9.5.1 人為熱排放通量和人居指數之間的關聯模型 144
9.5.2 基於關聯模型的精細格網單元人為熱排放通量估算 145
9.5.3 估算結果的對比及其精度分析 149
9.6 人為熱排放通量的月值和日值估算 152
9.6.1 人為熱排放通量的月變化 152
9.6.2 人為熱排放通量的日變化 154
9.7 小結 156
參考文獻 157
第10章 利用ZY-3高解析度影像提取城區地表信息 160
10.1 概述 160
10.1.1 城區地表三維信息的套用概況 160
10.1.2 城區地表三維信息的獲取方式 160
10.1.3 城市數字地表模型 162
10.2 研究區和數據 163
10.2.1 研究區 163
10.2.2 數據 163
10.3 ZY-3衛星影像的空間定位 166
10.3.1 有理函式模型 166
10.3.2 立體影像的空間定位 168
10.3.3 系統誤差的補償 169
10.4 利用ZY-3衛星影像立體像對提取城區地表DSM 171
10.4.1 立體像對基本原理 171
10.4.2 技術流程 172
10.4.3 數據處理 173
10.4.4 結果對比及精度評價 173
10.5 綜合利用ZY-3影像和多視角光學點雲數據改善城區DSM性能 177
10.5.1 技術流程 178
10.5.2 多視角光學點雲數據的生成 180
10.5.3 點雲數據融合的比較 184
10.5.4 建築區域DSM性能的提升 185
10.5.5 套用前景 190
10.6 小結 191
參考文獻 192
第11章 城區地表天空視域因子的參數化 194
11.1 概述 194
11.2 方法 195
11.2.1 基於DSM數據的計算方法 195
11.2.2 魚眼相機拍攝法 197
11.3 研究區和數據 197
11.3.1 研究區 197
11.3.2 數據 198
11.4 結果與分析 200
11.4.1 數字表面模型提取天空視域因子分布 200
11.4.2 魚眼相機天空視域因子採樣分析 202
11.4.3 數字表面模型提取天空視域因子驗證分析 203
11.5 小結 205
參考文獻 205
