基于半变异函数的重庆市地表温度空间异质性建模及多尺度特征分析

作者：陈昭; 罗小波; 高阳华^*; 叶勤玉; 王书敏

来源：地球信息科学学报, 2019, 21(07): 1051-1060.

• 地表温度
• 半变异函数
• 空间异质性
• 空间结构
• 尺度效应
• 重庆市

城市地表温度空间异质性的研究对理解城市地表温度空间结构有重要意义。本文利用大气校正法反演地表温度,基于半变异函数构建城市地表温度空间异质性模型,并进一步分析不同空间尺度下地表温度空间异质性结构参数的变化规律。以2013年6月16日的Landsat 8为数据源,以重庆为研究区开展实验,研究结果表明:①不同空间尺度下重庆地表温度空间异质性均呈现指数模型分布特征;②在30 m空间尺度下,地表温度空间异质性主要是由空间结构引起,但随机因素引起的空间变异占比为0.45,呈现出明显的块金效应,表明该尺度下随机因素引起的空间变异不可忽略;③从空间尺度(30～1500 m)整体变化上看,地表温度空间异质性主要由空间结构引起,同时表现出明显的尺度效应;随着空间尺度增大,块金值(C0)、偏基台值(C)、基台值(C0+C)以及块基比(C0/(C0+C))逐渐减小,表明地表温度空间异质性逐渐减弱但空间自相关性逐渐增强。变程(A)逐渐增大,表示空间自相关性范围逐渐扩大;④随机因素引起的空间变异占比为0.23～0.46,呈现出波动变化,这是因为地表温度在像元内部也存在空间异质性。空间结构引起的空间变异相对平缓,这是因为空间尺度的变化不会改变地形结构;⑤从尺度域来看,基台值与块金值在尺度域(690 m,1500 m)内呈现出较大幅度波动变化状态,且变化趋势相似,表明地表温度空间异质性的变化与随机因素有较大关联。综上所述,分析地表温度空间结构需要选取合适的空间尺度,尺度较小时,容易受到随机因素干扰,从而影响地表温度在空间结构上的空间变异性;尺度较大时,地表温度空间异质性较弱且变化不稳定。

• 单位
  重庆市气象科学研究所; 重庆邮电大学