[发明专利]评估矿业开发密集区地表热环境分异效应的遥感综合生态模型RSIEI的构建方法及应用方法

说明书

本发明涉及一种评估矿业开发密集区地表热环境分异效应的遥感综合生态模型RSIEI的构建方法及应用。该构建方法包括：利用辐射传导方程法反演研究区地表温度；用光合植被覆盖度参数和非光合植被覆盖度参数表征地表植被生物量；用土壤湿度指数参数表征土壤水份含量；用裸土和建筑指数参数表征裸土和建筑密集程度；基于主成分分析方法对四个基本生态参数进行集成构建RSIEI。其应用包括：借助统计学方法，定量分析四个生态参数对矿业开发密集地区地表热环境分异效应的贡献。本发明不仅适用于矿业开发密集城市的热环境分异效应评估，而且评估以行政边界为界限的小尺度矿业开发密集乡镇的地表热环境分异效应同样可行。

技术领域

本发明涉及基于遥感技术的生态评估模型，具体是一种评估矿业开发密集区地表热环境分异效应的遥感综合生态模型RSIEI的构建方法及应用。

背景技术

近几十年来，快速的工业化和城市化已经成为世界范围内的一个主要现象，虽然工业用地作为一种独立的土地形态来衡量热岛效应的研究很少，它对城市热岛值的总体贡献也比较有限，但是工业用地往往是最高地表温度的聚集区，而且城市内部的热区基本都集中在工业区。

以能源而兴起的城市坐落着大量开采矿区、工业园区等生产设施，在促进地方经济、文化等快速发展的同时，也带来一些生态环境问题。如在矿业开发密集地区，由于矿产资源的开发引起和诱发了大量的环境问题，植被遭到破坏，土地资源锐减，大气环境和水环境恶化，这些变化降低了植被蒸散，增加了不透水材料对太阳热辐射的吸收，导致地表热环境聚集效应的出现。

矿业开发密集地区是指无论是矿山企业数量，还是矿山企业所占用土地数量来说都是相对集中的区域。近些年，以地表热环境分析研究作为改善矿业开发密集地区生态环境的重要组成部分，受到越来越多的关注。因此，若能准确而快速地获取矿业开发密集地区的地表温度和地表相关参数，定量评价区域生态热环境分异效应，将会为矿业开发密集城市的产业布局、矿产开发、生态保护及可持续发展提供重要的指导意义。

地表温度(LST)是地表能量平衡的一种表现形式，被广泛用于城市热环境的研究。以前，许多研究人员利用地面观测站或者昂贵精密的仪器来测量地表温度，而利用遥感热红外波段来探测地表温度，是一种简单并且经济有效的方法。

城市区域内地表温度的变化主要与不同的土地利用/土地覆盖分类、陆地表面生态状况有关。很多学者重点研究了陆地表面生物物理参数与地表热环境的定量关系。以往研究中多以单个或多个生态参数来评估地表热环境，如基于植被指数或植被覆盖度(Vegetation Fractional Coverage,VFC)与地表温度之间关系的研究很多，研究结论基本一致，即植被与地表温度之间呈负相关关系，植被具有降低地表温度的作用。还有学者研究区域地表温度与若干个表面生物物理参数的关系，结果表明地表温度与表面生物物理参数之间存在较强的关系，其中以归一化建筑指数(NDBI)、归一化植被指数(NDVI)和归一化水指数(NDWI)等等的研究比较普遍。但是由于陆地表面热特性与众多的生物物理特性密切相关，仅仅研究单个表面生物物理参数对地表温度的影响关系是不充分的。以往研究中有选用四个生物物理参数构建遥感生态模型，来评价区域生态环境质量的案例，该模型将地表温度作为一个参数进行模型的构建，无法达到综合四个生物物理参数评估区域地表热环境的目的。因此通过选用不同于该类型模型的四个不包含地表温度参数的指标，构建遥感综合生态模型(RSIEI)，研究多种类型的生物物理成分对于评估区域热环境分异效应的综合作用是很有必要的。本发明以矿业开发密集地区为研究区，有助于我们更好地理解多种类型生物物理成分与矿业开发密集地区地表热环境分异效应之间的综合关系，帮助决策者制定有效的地表热环境治理政策。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种完全基于遥感数据和技术的，用于评估矿业开发密集区地表热环境分异效应的遥感综合生态模型RSIEI的构建方法及应用。该模型不仅适用于矿业开发密集城市的热环境分异效应评估，而且评估以行政边界为界限的小尺度矿业开发密集乡镇的地表热环境分异效应同样可行。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：