[发明专利]一种基于遥感的人为热排放时间尺度上推方法

说明书

本发明提供了一种基于遥感的人为热排放时间尺度上推方法，包括如下步骤：获取特定区域的多时相Landsat影像；利用地表能量平衡法估算各地表通量；对净辐射通量和显热通量采用积分法上推至日值，采用蒸发比法将潜热通量上推至日值；利用作物系数法将日潜热通量上推至月值，基于作物系数法假设其他通量占净辐射通量的比值在月内保持不变，实现各地表通量从日值到月值的扩展；最后利用余项法求得每月的人为热排放，再进行累加即可得到年人为热排放。本发明解决了人为热排放时间尺度上推问题，长时间尺度的人为热排放对能源资源管理、气候数值模拟、城市环境变化等领域具有十分重要的研究意义。

技术领域

本发明属于遥感技术应用领域，具体涉及一种基于遥感的人为热排放时间尺度上推方法。

背景技术

人为热排放是指对能源的不充分利用而排放到周边环境中的废热，它不仅是城市热岛形成的重要原因之一，而且是与能源消耗密切相关的指标。研究城市人为热排放有助于从生态环境的角度识别城市热污染源，从能源利用的角度促进能源效率的提高，为减少城市热岛效应和节能减排提供决策支持。

相对于常用的利用能源消耗清单法来估算人为热排放，近年来兴起的基于遥感的地表能量平衡法，具有数据获取容易、能够发现城市尺度的人为热排放变化特征等优点，已经成为人为热排放研究的重要方向。尽管基于遥感的地表能量平衡法具有上述优点，然而，由于只有在卫星过境时刻才能通过遥感数据反演瞬时人为热排放，这就导致了时间上的不连续性。相比较瞬时人为热排放来说，月值或年值等更长时间尺度的人为热排放具有更为广泛的应用，对能源资源管理、气候数值模拟、城市环境变化等领域具有十分重要的研究意义。目前只能通过涡度相关技术来长期连续观测人为热排放，但是实验仪器价格昂贵和应用范围有限，难以推广和普及。目前尚无针对人为热排放的时间尺度上推方法，这就限制了人为热排放的研究用途和应用领域。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是针对目前基于遥感方法估算得到的人为热排放只是瞬时值，提出一种对人为热排放进行时间尺度扩展的方法。

（二）技术方案

为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

S1：获取某一年特定区域的多时相Landsat影像和气象数据；

S2：对Landsat影像进行预处理并提取地表特征参数，利用地表能量平衡法估算各地表通量的瞬时值；

S3：对净辐射和显热通量采用积分法上推至日值，采用蒸发比法将潜热通量上推至日值；

S4：利用作物系数法将日潜热通量上推至月值，基于作物系数法假设其他通量占净辐射的比值在月内保持不变，实现各地表通量从日值到月值的扩展；

S5：最后利用地表能量平衡余项法求得每月的人为热排放，再进行累加即可得到年人为热排放。

其中，所述步骤S1中的气象数据包括气温、大气压、风速、水汽压、日最低温度、日最高温度和辐射数据。

所述步骤S2具体包括：

S21：遥感影像预处理包括条带修复、几何精纠正、投影转换以及重采样等；

S22：地表特征参数包括地表反照率、地表温度和土地覆盖类型；

S23：地表能量平衡方程的计算公式为：

式中R_n是地表净辐射，A是人为热排放，H是显热通量，LE为潜热通量，G为土壤热通量。

所述步骤S3具体包括：

S31：利用积分法将瞬时净辐射和显热通量上推至日值，具体公式为：