ДИСТАНЦИОННЫЕ МЕТОДЫ В ИЗУЧЕНИИ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ В ГОРОДАХ (НА ПРИМЕРЕ г. КРАСНОЯРСКА, РОССИЯ)

DOI: 10.24057/2414-9179-2018-2-24-195-205

Посмотреть или загрузить статью (Rus)

Об авторах

Гостева А.А.

Сибирский федеральный университет,
ул. Киренского 26, корп. УЛК., 660074, Красноярск, Россия,
E-mail: AGosteva@sfu-kras.ru

Матузко А.К.

Институт вычислительного моделирования СО РАН,
Академгородок 50/44, 660036, Красноярск, Россия,
E-mail: akmatuzko@icm.krasn.ru

Якубайлик О.Э.

Институт вычислительного моделирования СО РАН,
Академгородок 50/44, 660036, Красноярск, Россия,
E-mail: oleg@icm.krasn.ru

Аннотация

Существует два способа получения данных о температуре поверхности земли. Прямой способ включает измерения, полученные непосредственно наземными методами, например, данные метеостанций, второй способ — дистанционный — включает данные спутникового дистанционного зондирования. Спутниковое дистанционное зондирование — единственное средство получения долговременных однородных рядов данных о температуре поверхности. В статье рассмотрены методы определения коэффициента излучения поверхности по данным спутникового дистанционного зондирования. Тепловое излучение является индикатором объектов, явлений и процессов, скрытых от непосредственного наблюдения.

Используя значения тепловых каналов, можно определить температуру поверхности земли. Поверхность земли из-за своей неоднородности имеет разную излучательную способность, которая определяется коэффициентом эмиссии. Самыми распространенными методами определения коэффициента эмиссии для спутникового снимка считаются: на основе нормализованного вегетационного индекса или применяя классификацию изображения. Температуру поверхности земли в нашем исследовании вычисляли в два шага, сначала для определения коэффициента эмиссии проводили классификацию изображения с выделением основных типов поверхности: почва, вода, растительность, строения. Далее, используя значения 10-го канала сканера TIRS спутника Landsat-8 и коэффициента эмиссии, вычисляли температуру поверхности земли в градусах Цельсия. Над спутниковыми данными проводилась радиометрическая и атмосферная коррекция. Было рассмотрено 10 безоблачных сцен с 2013 по 2016 г. По результатам исследования были выделены тепловые аномалии на территории г. Красноярска.

Проблема тепловых аномалий характерна для всех крупных городов мира. Спутниковые тепловые снимки являются весомым источником информации для анализа тепловых аномалий в пределах одной территории. Определение природы и границ тепловых аномалий поможет понять причины неблагоприятной экологической ситуации в исследуемом городе.

На территории г. Красноярска можно выделить два типа тепловых аномалий — природные и антропогенные. Выделены антропогенные объекты с интенсивным излучением тепла. В нашей работе такими объектами стали промышленные предприятия и торговоразвлекательные центры. Эти объекты состоят из плотных материалов с высокой теплоемкостью, таких как асфальт, бетон и железобетон, камень. Из таких материалов построена большая часть антропогенных объектов.

Ключ. слова

городской остров тепла, тепловые космические снимки, Landsat, тепловые аномалии, температура поверхности земли

Список литературы

  1. Асмус В.В., Дядюченко В.Н., Загребаев В.А. и др. Наземный комплекс приема, обработки, архивации и распространения спутниковой информации // Тр. НИЦ «Планета». 2005. Вып. 1 (46). С. 3–21.
  2. Ле Хунг Чинь, Терехин Э.А., Зань Туен Ву. Дистанционные методы в изучении коэффициента излучения поверхности по данным многозональной съемки LANDSAT (на примере района Бак Бинь провинции Бинь Тхуан, Вьетнам) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12, № 6. С. 59–68.
  3. Матузко А.К. Определение температуры поверхности воды по данным дистанционного зондирования Земли // Региональные проблемы дистанционного зондирования Земли. Материалы IV Междунар. науч. конф. Сибирский федеральный университет, Институт космических и информационных технологий. 2017. С. 271–274.
  4. Хлебопрос Р.Г., Тасейко О.В., Иванова Ю.Д., Михайлюта С.В. Красноярск. Экологические очерки. Сибирский федеральный университет. 2012. 130 с.
  5. Giannini M.B., Belfiore O.R., Parente C., Santamaria R. Land Surface Temperature from Landsat 5 TM images: comparison of different methods using airborne thermal data // Journal of Engineering Science and Technology Review. 2015. V. 8, No 3. P. 83–90.
  6. Brivio P.A., Lechi G., Zilioli E. Principi e metodi di telerilevamento, CittàStudi Edizioni. Torino, 2006. P. 449, 479.
  7. Congedo L. Semi-Automatic Classification Plugin Documentation // Электронный ресурс: www.fromgistors.blogspot.com. 2017. 278 p.
  8. Hrebtov M., Hanjalić K. Numerical study of winter diurnal convection over the city of Krasnoyarsk: Effects of non-freezing river, undulating fog and steam devils // Boundary Layer Meteorology. 2017. V. 163, issue 3. P. 469–495.
  9. Stone Jr., Rodgers M.O. Urban Form and Thermal Efficiency: How the Design of Cities Influences the Urban Heat Island Effect // APA Journal. 2001. V. 67, No 2. P. 186–198.
  10. Weng Q., Lu D., Schubrin J. Estimation of land surface temperature—vegetation abundance relationship for urban heat island studies // Remote Sensing of Environment, Elsevier Science Inc. 2004. V. 89. P. 467–483.

Для цитирования: Гостева А.А., Матузко А.К., Якубайлик О.Э. ДИСТАНЦИОННЫЕ МЕТОДЫ В ИЗУЧЕНИИ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ В ГОРОДАХ (НА ПРИМЕРЕ г. КРАСНОЯРСКА, РОССИЯ). Материалы Международной конференции «ИнтерКарто. ИнтерГИС». 2018;24(2):195–205. DOI: 10.24057/2414-9179-2018-2-24-195-205

For citation: Gosteva A.A., Matuzko A.K., Yakubailik O.E. REMOTE METHODS IN STUDYING THE TEMPERATURE OF THE EARTH’S SURFACE IN CITIES (ON THE EXAMPLE OF THE CITY OF KRASNOYARSK, RUSSIA). Proceedings of the International conference “InterCarto. InterGIS”. 2018;24(2):195–205 DOI: 10.24057/2414-9179-2018-2-24-195-205 (in Russian)