ICS13.020

CCSZ11

DB61

陜西省地方標(biāo)準(zhǔn)

DB61/T1695—2023

城市熱島效應(yīng)遙感監(jiān)測技術(shù)規(guī)程

Technicalregulationofurbanheatislandeffectmonitoringbyremotesensing

2023-05-25發(fā)布2023-06-25實(shí)施

陜西省市場監(jiān)督管理局發(fā)布

DB61/T1695—2023

目??次

前??言.............................................................................................................................................................II

1范圍.................................................................................................................................................................1

2規(guī)范性引用文件.............................................................................................................................................1

3術(shù)語和定義.....................................................................................................................................................1

4一般要求.........................................................................................................................................................2

5城市熱島效應(yīng)遙感監(jiān)測流程和方法.............................................................................................................2

6成果.................................................................................................................................................................4

附錄A（資料性）附錄A遙感數(shù)據(jù)地表溫度計(jì)算方法...........................................................................5

附錄B（規(guī)范性）城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算流程.......................................................................................6

I

DB61/T1695—2023

前??言

本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定

起草。

本文件由自然資源陜西省衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)中心提出。

本文件由陜西省自然資源廳歸口。

本文件起草單位：自然資源陜西省衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)中心、中煤航測遙感集團(tuán)有限公司智慧鐵路分公司。

本文件主要起草人：付壘、張文龍、楊帥、高海峰、劉社虎、趙小峰、楊雙斌、楊濤、韓靜、孫舒

輕、陳春華、楊志東、趙鵬林、曹江濤、馬煜棟、王子垚、馮京輝。

本文件由陜西省自然資源標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)負(fù)責(zé)解釋。

本文件首次發(fā)布。

聯(lián)系信息如下：

單位：自然資源陜西省衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)中心

電話/p>

地址：陜西省西安市蓮湖區(qū)甜水井街66號(hào)

郵編：710002

II

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城市熱島效應(yīng)遙感監(jiān)測技術(shù)規(guī)程

1范圍

本文件規(guī)定了城市熱島效應(yīng)遙感監(jiān)測和城市熱島效應(yīng)遙感監(jiān)測流程和方法。

本文件適用于陜西省各相關(guān)單位開展城市熱島效應(yīng)監(jiān)測以及熱島效應(yīng)評(píng)估，可作為城市設(shè)

計(jì)和規(guī)劃修編參考。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的

引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有

的修改單）適用于本文件。

DZ/T0143-1994衛(wèi)星遙感圖像產(chǎn)品質(zhì)量控制規(guī)范

GJB4036-2000星載遙感儀器紅外通道輻射定標(biāo)方法

GB/T14950-2009攝影測量與遙感術(shù)語

GB50137-2011城市用地分類與規(guī)劃建設(shè)用地標(biāo)準(zhǔn)

HJ192-2015生態(tài)環(huán)境狀況評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

城市熱島效應(yīng)urbanheatislandeffect(UHI)

城市因人類活動(dòng)釋放大量的人為熱、不透水面如建筑物和道路等高蓄熱體替代原有的可滲

透土壤、植被、水體等自然地表等因素影響，造成城市“高溫化”。在近地面溫度圖上，郊區(qū)

溫度變化很小，而城區(qū)則是一個(gè)高溫區(qū)，其形狀像突出海面的島嶼，稱為城市熱島。形成城市

熱島效應(yīng)的主要因素有城市下墊面、人工熱源、水氣影響、空氣污染、綠地減少、人口遷徙等

多方面的因素。

3.2

城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度urbanheatislandeffectintensity(UHII)

城市熱島效應(yīng)的強(qiáng)度值，是評(píng)估熱島效應(yīng)現(xiàn)狀的數(shù)值化指標(biāo)。

3.3

城市熱島效應(yīng)反演urbanheatislandeffectrevision

利用具有熱紅外波段的遙感數(shù)據(jù)，反演城市地表溫度，用地面實(shí)際觀測數(shù)據(jù)對(duì)遙感反演的

地表溫度進(jìn)行修正；從地表溫度空間差異獲取監(jiān)測區(qū)域地表溫度空間分布，確定不透水層地表

與綠地、水體相對(duì)地表溫差分布，獲得熱島效應(yīng)強(qiáng)度的空間分布情況。

3.4

空間分辨率spatialresolution

遙感影像上能夠識(shí)別的兩個(gè)相鄰地物的最小距離。

1

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[來源：GB/T14950-2009攝影測量與遙感術(shù)語]

3.5

時(shí)間分辨率temporalresolution

時(shí)間分辨率是指在同一區(qū)域進(jìn)行的相鄰兩次遙感觀測的最小時(shí)間間隔。

3.6

地表溫度landsurfacetemperature(LST)

地表溫度是指地面的溫度，太陽的熱能被輻射到達(dá)地面后，一部分被反射，一部分被地面

吸收，是地面增熱，對(duì)地面的溫度進(jìn)行測量后得到的溫度。

3.7

地表亮度溫度landsurfacebrightnesstemperature（LSBT）

地表亮度溫度又稱地表輻射溫度，是遙感傳感器在衛(wèi)星高度所觀測的熱輻射強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的

溫度，包括大氣和地表對(duì)熱輻射傳導(dǎo)的影響，反映出與觀測物體具有相等輻射能量的黑體溫度。

4一般要求

4.1城市像元與農(nóng)村像元選取

基于土地利用類型數(shù)據(jù)或遙感解譯獲得的城市像元與農(nóng)村像元。（GB50137-2011城市用

地分類與規(guī)劃建設(shè)用地標(biāo)準(zhǔn)）

4.2遙感數(shù)據(jù)源的選擇

4.2.1選擇具有10.4μm～12.5μm熱紅外測溫波段（單通道或多通道）的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)。主要

數(shù)據(jù)來源可以為但不限于GF-5、ZY01-02E、Landsat-8TIRS、Sentinel-3SLSTR和MODIS；

4.2.2影像云量的覆蓋率≤10%；

4.2.3選取衛(wèi)星數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)采用完整的原始數(shù)據(jù)；

4.2.4優(yōu)先采用最接近衛(wèi)星過頂時(shí)刻發(fā)布的輻射定標(biāo)系數(shù)。

5城市熱島效應(yīng)遙感監(jiān)測流程和方法

城市熱島效應(yīng)遙感監(jiān)測工作流程主要包括資料收集、數(shù)據(jù)處理、地表溫度反演、城市熱島

效應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算、地面樣點(diǎn)布設(shè)與質(zhì)量控制、城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度分級(jí)等環(huán)節(jié)。其工作流程見圖1。

圖1城市熱島效應(yīng)遙感監(jiān)測工作流程圖

5.1資料收集

資料收集主要包含遙感數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)等。

5.2數(shù)據(jù)處理

2

DB61/T1695—2023

遙感數(shù)據(jù)的預(yù)處理包括輻射定標(biāo)、大氣校正與幾何校正等。（GJB4036-2000星載遙感儀

器紅外通道輻射定標(biāo)方法）其他數(shù)據(jù)需要進(jìn)行信息化、格式統(tǒng)一和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等處理，確保成果

的一致性。

5.3地表溫度反演

宜采用輻射傳輸方程法計(jì)算地表溫度（見附錄Ａ），也可采用單通道法或分裂窗算法。

5.4城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算

將研究區(qū)域內(nèi)的不透水層地面的平均地表溫度，分別與同一時(shí)間尺度的植被（與水體）的

平均地表溫度進(jìn)行差值處理，獲取城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度，計(jì)算方法見附錄B。

5.5地面樣點(diǎn)布設(shè)與質(zhì)量控制

在不同區(qū)域設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)位，選擇與衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)同步（或準(zhǔn)同步）的時(shí)間，進(jìn)行地表溫度

與比輻射率監(jiān)測。

5.5.1監(jiān)測點(diǎn)位的布設(shè)原則

代表性樣方的選取以校正和驗(yàn)證遙感地表溫度精度為目的，原則上每一類土地利用類型至

少要選擇3個(gè)樣地，每一個(gè)樣地至少保證在500m×500m范圍內(nèi)均值地表。選取的依據(jù)主要為高

空間分辨衛(wèi)星遙感影像與地面核查資料。

5.5.2監(jiān)測點(diǎn)位的布設(shè)方法

監(jiān)測點(diǎn)位應(yīng)設(shè)在能較好地反映區(qū)域熱島強(qiáng)度特點(diǎn)的地方，避免局部地形的影響；四周平坦，

避免設(shè)在陡坡、洼地，影響源（含人工建造水體）與溫度傳感器的水平距離宜＞50m；觀測儀器

的受光面不受周邊物體的陰影遮蓋影響，附近沒有反射陽光的物體。

5.5.3監(jiān)測項(xiàng)目及方法

5.5.3.1必測項(xiàng)目：地表溫度、地表比輻射率。

5.5.3.2各監(jiān)測項(xiàng)目的分析方法應(yīng)符合表1的要求。

表1測定方法

監(jiān)測項(xiàng)目監(jiān)測儀器

地表溫度熱像儀

5.5.4監(jiān)測時(shí)間

地面溫度觀測與遙感影像獲取時(shí)間差不應(yīng)超過±30min。

5.5.5質(zhì)量控制

要求現(xiàn)場實(shí)測的地表溫度與遙感監(jiān)測結(jié)果的平均偏差＜1.0℃，對(duì)≥1.0℃的需檢查過程并重

新計(jì)算。若監(jiān)測面積較大時(shí)地面實(shí)驗(yàn)區(qū)域可對(duì)應(yīng)增加。（DZ/T0143-1994衛(wèi)星遙感圖像產(chǎn)品質(zhì)

量控制規(guī)范）

5.6城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度分級(jí)

5.6.1城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度等級(jí)目前沒有統(tǒng)一的劃分標(biāo)準(zhǔn)。本技術(shù)規(guī)范根據(jù)陜西省的城市發(fā)展規(guī)

模以及歷年氣象數(shù)據(jù)，將城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度劃分為四個(gè)等級(jí)，對(duì)應(yīng)的表述是弱、中等、強(qiáng)、極

強(qiáng)(見表1)。

5.6.2根據(jù)計(jì)算出來的城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度等級(jí)，可以按不同的空間尺度和時(shí)間尺度對(duì)城市熱島

效應(yīng)進(jìn)行評(píng)估。（HJ192-2015生態(tài)環(huán)境狀況評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范）

3

DB61/T1695—2023

表2城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度分級(jí)因子分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

熱島強(qiáng)度UHII≤2.02.0<UHII≤3.03.0<UHII≤4.0UHII>4.0

等級(jí)弱中等強(qiáng)極強(qiáng)

制圖顏色藍(lán)色黃色橙色紅色

十六進(jìn)制顏色碼#00BFFF#FFFF00#FF8C00#FF0000

6成果

6.1成果圖件

成果圖件包括遙感影像圖和城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度分布圖。遙感影像圖圖件內(nèi)容由遙感影像底

圖、城市用地和農(nóng)村用地邊界矢量、行政邊界矢量以及相關(guān)的圖飾圖例組成；城市熱島效應(yīng)強(qiáng)

度分布圖圖件內(nèi)容由地表溫度分布圖、監(jiān)測點(diǎn)位矢量圖、城市用地和農(nóng)村用地邊界矢量、行政

邊界矢量以及相關(guān)的圖飾圖例組成。

6.2元數(shù)據(jù)歸檔

6.2.1影像數(shù)據(jù)文件類

由原始遙感影像數(shù)據(jù)和成果數(shù)據(jù)組成，數(shù)據(jù)格式xxx.IMG、xxx.Tiff。

6.2.2矢量數(shù)據(jù)文件類

城市矢量邊界、農(nóng)村矢量邊界、行政矢量邊界數(shù)據(jù)。

6.2.3質(zhì)量控制文件類

監(jiān)測點(diǎn)位布設(shè)記錄表和監(jiān)測點(diǎn)位布設(shè)分布圖

4

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AA

附錄A

（資料性）

附錄A遙感數(shù)據(jù)地表溫度計(jì)算方法

本規(guī)范性附錄給出了基于衛(wèi)星遙感熱紅外波段，采用輻射傳輸方程計(jì)算地表溫度的方法。

主要數(shù)據(jù)來源可以為但不限于GF-5、ZY01-02D、Landsat-8TIRS、Sentinel-3SLSTR和MODIS。

輻射傳輸方程法的基本原理是首先估計(jì)大氣對(duì)地表熱輻射的影響,然后把這部分大氣影響從衛(wèi)

星高度上傳感器所觀測到的熱輻射總量中減去,從而得到地表熱輻射強(qiáng)度,再把這一熱輻射強(qiáng)

度轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的地表溫度。

首先利用定標(biāo)系數(shù)gain和offset將熱紅外輻射信息（DN）轉(zhuǎn)化為亮溫，

..................................................................(A.1)

..........................................................................(A.2)

式中：

是亮溫，是輻射亮度值；和是與傳感器有關(guān)的預(yù)設(shè)常量。亮溫可以通

過地表比輻射率校正為地表溫度。

.........................................................................(A.3)

.................................................................................(A.4)

式中：

是發(fā)射波長，是波爾茲曼常數(shù)，是普朗克常量，為光速。

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