СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ 4
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. КЛИМАТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РЕСПУБЛИКИ САХА (ЯКУТИЯ) 8
1.1 Природно-климатические особенности Республики Саха (Якутия) 8
1.2 Современные изменения климата на территории России и Республики
Саха (Якутия) 9
ПОВЕРХНОСТИ ПО ДАННЫМ ТЕПЛОВОЙ СПУТНИКОВОЙ СЪЕМКИ ....18
2.1 Методы получения температуры поверхности суши и спектральной
излучательной способности с использованием спутниковых данных 20
2.1.1 Одноканальный метод 23
2.1.2 Метод разделенного окна 24
2.1.3 Автономный метод разделенного окна прозрачности 29
2.2 Исследование температуры поверхности суши и спектральной излучательной способности с использованием спутниковых данных с несколькими датчиками 32
2.2.1 Способ разделения по температуре и излучательной способности (TES) .36
2.2.2 Метод NDVI 38
ГЛАВА 3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАННЫХ СПУТНИКОВОЙ СЬЕМКИ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ТЕМПЕРАТУР ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ НА ТЕРРИТОРИИ ОЙМЯКОНСКОГО НАГОРЬЯ 39
3.1 Характеристики спутниковой системы Landsat-8 41
3.2 Формирование архива и первичная обработка спутниковых снимков на
территории Оймяконского нагорья 43
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 54
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 56
ПРИЛОЖЕНИЯ 62
В настоящее время географическое дешифрирование снимков разных спектральных диапазонов является глубоко проработанной областью, однако космические снимки в тепловом инфракрасном диапазоне (тепловые космические снимки) до сих пор отстают по количеству методов обработки и возможностей применения, несмотря на их примечательные особенности. На них находит отображение свойство объектов земной поверхности, скрытое на снимках в других диапазонах спектра, более того, невидимое для человеческого зрения - тепловое излучение. В связи с этим, необходимо оценить дешифровочные свойства тепловых космических снимков.
Тепловые космические снимки в настоящее время используются в различных областях наук о Земле, например, в метеорологии, тектонике, океанологии. Следует отметить, что преимущественным направлением использования тепловых снимков до сих пор остаётся извлечение из них температур земной и океанической поверхности. Однако тепловые снимки несут и другую важную информацию, которая выражается в относительных контрастах яркости разных объектов на тепловых снимках. В этой связи актуальна разработка методики дешифрирования тепловых снимков, опирающейся непосредственно на анализ теплового изображения, передающего относительные контрасты.
Информация о тепловом излучении земной поверхности, полученная при съемке Земли в тепловом диапазоне, может быть использована в географической науке по двум основным направлениям: в первом случае тепловое излучение является индикатором объектов, явлений и процессов, скрытых от непосредственного наблюдения; во втором случае представляет интерес собственно тепловое излучение, пространственно-временная динамика которого имеет важное значение для проработки таких актуальных вопросов, как глобальные изменения климата и ландшафтного покрова, изучения радиационного баланса Земли и многое другое.
Целью данной работы является определение температуры земной поверхности на территории Оймяконского улуса по данным тепловой спутниковой съемки выполненной со спутника Landsat-8.
Для выполнения данной цели необходимо было выполнить следующие задачи:
• Сформировать архив спутниковых снимков высокого разрешения природоресурсного спутника Land.sa.t-8 для Оймяконского нагорья республики Саха (Якутия), полученных в условиях ясного неба за период ;
• Рассчитать по .ля радиационной температуры с использованием ПО Ar.cGIS
• Проанализировать полученные данные.
Материалы и методы исследования. На примере участка территории Оймяконского нагорья и данных космической съёмки со спутника Landsat 8, пользуясь методикой составления карты радиационной температуры на основе программного пакета AR.CG.IS, было произведено определение температуры земной поверхности с последующим сравнением полученных данных с фактическими данными о температуре на выбранной территории.
ВКР состоит из введения, трех глав и заключения.
В первой главе представлена общая информация о климатических особенностях республики Саха (Якутия): климатическое описание, природно-климатические особенности, современные изменения климата на территории республики.
Вторая глава посвящена дистанционному определению температуры земной поверхности с использованием данных спутниковой сьемки в тепловых каналах. Приведены различные методы расшифровки данных и основные способы применения такой информации.
В третьей главе представлен анализ температурного поля Оймяконского района, полученного с помощью обработки космических снимков.
Общий вывод по результатам исследования приведен в заключении заботы.
Список использованной литературы содержит 55 источников.
В ходе выполнения работы был сформирован объем снимков спутника Landsat 8, выполненных в дальнем ИК диапазоне с пространственным разрешением 100 м. Снимки был отобраны с минимальной (нулевой) облачностью. Выполнено построение карт радиационной температуры для исследуемой территории.
Анализ зимних снимков показал наличие нескольких очагов холода с более низкой температурой, чем на территории расположения метеостанций. В основном они расположены в теневой зоне у подножия гор и в глубоких впадинах малых рек.
В работе была произведена валидация полученных результатов на основе данных по температуре на метеостанции Оймякон. Данные о температуре полученные по спутниковым снимкам отличаются от данных метеостанции примерно на 0-5°С, причём в зимний период радиационная температура занижена относительно физической, а летом завышены. Такое отличие прежде всего связано с тем, что на метеостанциях температура измеряется на высоте 2 м, а на снимках фиксируется температура земной поверхности. Кроме того, определяемая по снимку радиационная температура вычисляется по значению интегральной яркости, усредненной по элементу разрешения на местности, а на метеостанции измеряется температура определённой точки. Искажения, видимо, также связаны с влиянием излучательной способности ландшафтов на дистанционные измерения, а также с влиянием атмосферы, которая поглощает часть излучения земной поверхности. Но, несмотря на несоответствие температурных данных, спутниковые ИК данные служат ценным источником информации для климатических исследований территорий.
В целом применение данных дистанционного зондирования Земли продемонстрировало достаточно высокую информативность в изучении распределения радиационной температуры в сильнорасчлененных и труднодоступных участках северных территорий с очень низкой плотностью расположения метеорологических станций.
