بررسی درجه حرارت سطح زمین و ارتباط آن با کلاس های پوشش کاربری زمین شهری با استفاده از داده های سنجنده لندست 8 (مطالعه موردی : شهر تهران)

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس‌ارشد سنجش از دور و GI، دانشگاه تبریز

2 استاد جغرافیا و برنامه‌ریزی شهری، گروه ژئومورفولوژی، دانشگاه تبریز

3 استادیار جغرافیا و برنامه‌ریزی شهری، گروه سنجش از دور و GIS، دانشگاه تبریز

4 کارشناس‌ارشد جغرافیا و برنامه‌ریزی شهری، دانشگاه شهرکرد

چکیده

با توسعه شهرنشینی، و تبدیل اراضی کشاورزی و جنگلی، به خانه‌ها، مناطق صنعتی، دمای مناطق شهری نسبت به دیگر مناطق افزایش یافته و در نتیجه پدیده جزیره گرمایی ایجاد می‌شود. جزایر گرمایی شهری نه تنها روی محیط شهرها، ساکنان آنها اثر منفی گذاشته‌اند، بلکه حتی اکوسیستم‌هایی را که در فاصله‌ی زیادی از شهرها قرار دارند تحت تاثیر قرار می‌دهند. از آن جا که تصاویر سنجش از دور مادون قرمز حرارتی، بدلیل پوشش وسیع، منبع اطلاعاتی مناسبی به منظور تهیه نقشه‌های حرارتی سطح آب و خشکی می‌باشند، در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفتند. در این تحقیق برای برآورد دمای سطح زمین، از تصویر لندست 8 سنجندة TIRS و OLI متعلق به 15 ژوئن 2014 (25 خراد 1393) و روش SEBAL استفاده شد. پس از پردازش‌های لازم، نقشه‌های حرارتی شهر تهران تولید شدند. و همچنین به منظور برآورد دمای میانگین هر کلاس کاربری، تصویر محدوده تهران به پنج کلاس کاربری اراضی شامل بایر، مناطق مسکونی، شبکه راه، فضای سبز و مناطق آبی طبقه بندی شدند. سپس با استفاده از نقشه‌های حرارتی و کاربری تولید شده، ارزیابی ترتیب دمایی کلاس‌های کاربری اراضی شهر تهران انجام گردید، نتایج نشان داد که فضای سبز پس از کلاس آب، خنک‌ترین کلاس بوده و می‌تواند نقش مهمی در تعدیل دمای سطح زمین و محیط اطراف خود ایفا نماید. در پایان، جزایر حرارتی و خنک شهر تهران شناسایی شدند و راهکارهایی برای مدیریت دمای سطح زمین در شهر تهران ارائه شد.
واژه های کلیدی : درجه حرارت سطح زمین، کاربری زمین، سبال، تصاویر ماهواره‌ای لندست 8، شهر تهران.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Calculating the earth surface temperature and its relation to urban land cover classes by Landsat 8 data.( case study: Tehran city)

نویسندگان [English]

  • mojtaba pirnazar 1
  • shahram rostaii 2
  • bakhtiar feyzizadeh 3
  • fatemeh raisi 4
چکیده [English]

By development of urbanization and conversion of agricultural lands and forests to residential areas and industrial zones, the urban areas surface temperature has been increasing and thus the heat island phenomenon is created. Urban heat islands have a negative effect not only on the urban environment and its inhabitants, but also on the ecosystems that are far from it. Since, Thermal infrared remote sensing images, due to the wide coverage, are appropriate sources for mapping thermal water levels and land surface.In this study, to estimate the land surface temperature (LST), Landsat 8 satellite image sensors of TIRS and OLI bands belonging to 15 June 2014 and The Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) algorithm was used. After the image processing, thermal maps of Tehran city were produced. The image of Tehran city was classified into five classes of land use includes: wasteland, residential areas, road network, vegetation area and water; to estimate the average temperature of each class. Then, using the thermal maps and generated land uses maps, the temperature arrangement of land use classes in Tehran were evaluated. The results showed that vegetation areas after water class, is the most cool class and can play an important role in modulating the land surface temperature and its surrounding. In the end, heat islands and cool islands in Tehran were identified and strategies for managing land surface temperature were presented.
Key words:land surface temperature (LST), Land use, (The Surface Energy Balance Algorithm for Land) SEBAL, Landsat 8 images, Tehran city.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Key words: LST
  • land use
  • SEBAL
  • Landsat 8 images
  • Tehran City

1-   پیرنظر، مجتبی. آرش زندکریمی. 1394. راهنمای کاربردی نرم‌افزار ENVI و پردازش تصاویر ماهواره‌ای، چاپ اول، انتشارات ناقوس.

2-  حیدری، میرمجتبی. 1392. بررسی تأثیر فضای سبز شهری بر تغییرات دمای سطح زمین با استفاده از پردازش تصاویر ماهواره‌ای (مطالعه موردی: شهر تبریز). رساله کارشناسی ارشد GIS & RS. استاد راهنما: دکتر محمدحسین رضایی مقدم. خلیل ولی‏زاده کامران. دانشگاه تبریز، دانشکده جغرافیا و برنامه‌ریزی شهری، گروه سنجش از دور و GIS.

3-   شمسی خسروشاهی، سیاوش. سلیمه عبداله‌آبادی و خلیل عمرانی. ۱۳۹۲. ارزیابی توزیع مکانی دمای سطح زمین در محیط‌زیست شهری با کاربرد سنجش‌ازدور حرارتی (مطالعه موردی: شهر تبریز)، اولین همایش ملی جغرافیا، شهرسازی و توسعه پایدار، تهران، انجمن محیط‌زیست کومش، دانشگاه صنعت هوایی.

4-  دانش کار آراسته، پیمان، تجریشی، مسعود  و ثقفیان، بهرام، 1384. تعیین دمای سطح زمین با استفاده از فناوری سنجش‌ازدور در منطقه سیستان، آب و آبخیز.

5-  صادقی‌نیا، علیرضا. بهلول علیجانی و پرویز ضیائیان. 1391. تحلیل فضایی-زمانی جزیره حرارتی کلان‌شهر تهران با استفاده از سنجش‌ازدور و سیستم اطلاعات جغرافیایی، جغرافیا و مخاطرات طبیعی، شماره چهارم، صص 17-1.

6-   علوی پناه، سیدکاظم. 1383. کاربرد سنجش‌ازدور حرارتی در مطالعات محیط‌زیست، محیط‌شناسی، شماره 34، 38-29.

7-   علوی پناه، سیدکاظم، 1387. سنجش از دور حرارتی و کاربرد آن در علوم زمین. چاپ دوم، موسسه انتشارات و چاپ دانشگاه تهران.

8-   علوی پناه، سیدکاظم، 1389. کاربرد سنجش‌ازدور در علوم زمین (علوم خاک). چاپ سوم، موسسه انتشارات و چاپ دانشگاه تهران.

9-  ملک پور، پیمان، طالعی، محمد، رضائی، یوسف و خوش گفتار، مهدی، 1389. بررسی درجه حرارت سطح زمین و ارتباط آن با کلاس‌های پوشش کاربری زمین شهری با استفاده از داده سنجنده  ETM، مطالعه موردی شهر تهران ، همایش ژئوماتیک 1389.

10- میریعقوبزاده، میر حسن. محمدرضا قنبرپور. 1388. به‌کارگیری داده‌های سنجش‌ازدور در برآورد دمای سطح اراضی (مطالعه موردی: حوزه آبخیز وردین، آذربایجان شرقی)، مجله مرتع، سال سوم، شماره 4، 734-723.

11- ولیزاده کامران، خلیل. سعید جهانبخش و مجید زاهدی. 1390. محاسبه دمای سطح زمین با استفاده از روش سبال و درخت تصمیم‌گیری در محیط RS,GIS در بخش مرکزی منطقه مراغه، نشریه علمی_پژوهشی جغرافیا و برنامه‌ریزی، دانشگاه تبریز.

12-هاشمی، سید محمود. 1387. تجزیه‌ و تحلیل توزیع فضایی دمای سطح (LST) و همبستگی آن با پوشش زمین و شاخص NDVI در پهنه شهری تهران. رساله کارشناسی ارشد محیط زیست. استاد راهنما: احمدرضا یاوری و دکتر سید کاظم علوی پناه. دانشگاه تهران، دانشکده محیط زیست.

13-  یاوری، مریم. 1393. مطالعه جزیره حرارتی شهرستان ارومیه با پردازش تصاویر ماهواره‌ای. رساله کارشناسی ارشد آب و هواشناسی استاد راهنما: علی محمدخورشیددوست. دانشگاه تبریز، دانشکده جغرافیا و برنامه‌ریزی شهری، گروه آب و هواشناسی.

14.Allen, R.G., Tasumi, M. and Mors, A. 2002. Satellite-based Evapotranspiration by METRIC and Landsat for western estates water management, US Bureau Reclamation Evapotranspiration workshop.

15.Chen, Q.J., Ren, Z. and Li, C.Ni. 2009. Urban Heat Island Effect Research in Chengdu City Based on MODIS Data. In Proceedings of 3rd International Conference on Bioinformatics and Biomedical Engineering, ICBBE 2009, Beijing, China, 11-13 June, 1-5.

16.Feizizadeh, B. and Blaschke, T. 2013. Examining Urban Heat Island Relations to Land Use and Air Pollution: Multiple End member Spectral Mixture Analysis for Thermal Remote Sensing, IEEE Journal of selected topics in Applied Earth Observations and  Remote Sensing, 6 (3).

17.Jiménez-Muñoz, J.C., Sobrino, J.A., Skokovi, C.D., Mattar, C. and Cristóbal, J, 2014. Land Surface Temperature Retrieval Methods from Landsat-8 Thermal Infrared Sensor Data, IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 11 (10).

18.Owen, T.W., Carlson, T.N. and Gillies, R.R. 1998. An assessment of satellite remotely-sensed land cover parameters in quantitatively describing the climatic effect of urbanization. International Journal of Remote Sensing, 19: 1663-1681.

19.Rajeshwari, A. and Mani, N.D. 2014. Estimation of Land Surface       Temperature of Dindigual District using Landsat 8 data, IJRET: International Journal of Research in Engineering and Technology.

20.Rose, A.L. and Devadas, M.D. 2009. Analysis of land surface temperature and land use/land cover types using remote sensing imagery a case internal city, India. The seventh International Conference on Urban Climate, 29 June – 3 July 2009, Yokohama, Japan.

21.Schwarz, N., Lautenbach, S. and Seppelt, R. 2011. Exploring indicators for quantifying surface urban heat island of  European cities with MODIS land surface temperatures, Elsevier.

22.Weng, Q. 2003. Fractal analysis of satellite-detected urban heat island effect. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing 69(5): 555-566.

23.Yamashita, 1996. Detail Structure of Heat Island Phenomena fram Moving Observations from Electric Trans Cars in Metropolitan Tokyo: Atmospheric Environment, 30, p. 429 435.