نشریه کاربرد سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی در علوم محیطی

کاربرد سنجش از دور حرارتی و GISدر ارزیابی توزیع مکانی دمای سطح زمین در محیط های شهری(مورد مطالعه شهر تبریز)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

گروه سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی،دانشکده جغرافیا،دانشگاه تبریز

چکیده

با توسعه شهری نشینی و دخالت بی‌رویه انسان‌ها در محیط‌زیست، مقادیر زیادی از مساحت مناطق کشاورزی و جنگلی جای خود را به خانه‌ها، مناطق صنعتی و دیگر زیرساخت‌ها داده‌اند. یکی از آثار منفی صنعتی شدن، افزایش شدید دمای شهرها و ایجاد تفاوت دمایی بین نقاط شهری و مناطق اطراف شهرها گردیده است که این پدیده به‌عنوان جزیره حرارتی شناخته می‌شود. هدف اصلی این پژوهش برآورد دمای سطح زمین و بررسی آثار شهرنشینی بر روی حرارت سطح زمین در شهر تبریز می‌باشد ک برای این هدف، از داده‌های ماهواره‌ای و سنجش از راه دور به دلیل پوشش وسیعی که دارند؛ استفاده‌شده است. در این روش با استفاده از اطلاعات یک باند حرارتی(ماهواره لند ست ۸) دمای سطح زمین محاسبه گردیده است و پس از انطباق با نقشه ی کاربری اراضی، دمای کاربری‌های مختلف شهر تبریز برآورد شده است. نتایج پژوهش می‌دهد که بین تغییرات مکانی-زمانی شهرها(ازجمله تغییر کاربری‌ها و کاهش توده پوشش گیاهی) در شهر تبریز و افزایش دمای سطح زمین ارتباط مستقیمی وجود دارد و تصاویر ماهواره‌ای(سنجش از راه دور) ابزار بسیار مناسبی در جهت ارزیابی حرارت و دمای سطح زمین می‌باشند

تازه های تحقیق

در این پژوهش به بررسی دمای سطح زمین در شهر تبریز با استفاده از روش سنجش از راه دور پرداخته شد؛ زیرا ساختوسازها و سطوح نفوذناپذیر شهری از طریق جذب و ذخیره انرژی خورشیدی اثر گرمایشی دارند.

در راستای این هدف، فرضیه زیر مطرح گشت که در محیطهای شهری تصاویر ماهوارهای، قادر به ارزیابی مکانی-زمانی دمای سطح زمین هستند. جهت راستی آزمایی فرضیه ،دمای سطح شهر تبریز از تصاویر لند ست 8 در ماههای جولای، سپتامبر و دسامبر سال 3412 استفادهشده است. در منطقه شهری تبریز از طریق ترکیب دادههای حرارتی با دادههای انعکاسی دریافتیم ارتباط مستقیمی بین کاهش مقدار توده گیاهی و افزایش حرارت سطح وجود دارد. نتایج بهدستآمده نشان می دهد که دمای سطح شهر تبریز تا حد زیادی از توزیع توده گیاهی تبعیت می کند. همچنین هسته های پر حرارت به ترتیب منطبق بر مناطق دامداری، نظامی و... کاملا قابل تشخیص است. از نتایج مهم پژوهش می توان به موارد ذیل اشاره کرد: 1-تاثیر کاربری در توزیع زمانی و مکانی دمای سطح زمین در ماههای مختلف مقادیر متفاوت بوده است.3-در کاربری های مختلف نیز این مقادیر متفاوت بوده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

the application of thermal remote sensing and GIS in the assessment of the spatial distribution of land surface temperature in urban environments(The case of study of Tabriz city)

نویسنده [English]

  • Samira Esmaeeli

Remote sensing,tabriz univeraity,tabriz,iran

چکیده [English]

With the development of urbanization and excessive interference of humans in the environment, large amounts of agricultural and forest areas have been replaced by houses, industrial areas, and other infrastructures. One of the negative effects of industrialization is the sharp increase in the temperature of cities and the creation of temperature differences between urban areas and the surrounding areas, which is known as the heat island. The main goal of this research is to estimate the temperature of the earth''s surface and investigate the effects of urbanization on the temperature of the earth''s surface in the city of Tabriz. For this purpose, satellite data and remote sensing because of their wide coverage; are Used. In this method, the temperature of the earth''s surface has been calculated using the information of a thermal band (Landsat 8 satellite) and after conforming to the land use map, the temperature of different uses of Tabriz city has been estimated. The results of the research show that there is a direct relationship between the spatial-temporal changes in the cities (including the change in land use and the reduction of vegetation mass) in the city of Tabriz and the increase in the temperature of the earth''s surface, and satellite images (remote sensing) are a very suitable tool for evaluating heat and temperature. They are the surface of the earth.

کلیدواژه‌ها [English]

  • LST
  • ENVI
  • Landsat 8
  • Land use

گسترش شهرنشینی و پیشرفت فعالیتهای صنعتی از یکسو و استفاده روزافزون از مواد شیمیایی و صنعتی جدید در این روند از سوی دیگر موجب تغییراتی در شهرها میشود که یکی از این تغییرات، تشکیل جزیره حرارتی یا به عبارت بهتر تغییرات دمایی مناطق شهری نسبت به مناطق اطراف شهر میباشد. در این پژوهش به بررسی دمای سطح زمین در شهر تبریز پرداختهشده است زیرا ساختوسازها و سطوح نفوذناپذیر شهری از طریق جذب و ذخیره انرژی خورشیدی اثر گرمایشی دارند. جهت تحلیل دمای سطح شهر تبریز از تصاویر لند ست 8 در ماههای جولای، سپتامبر و دسامبر سال 3412 استفادهشده است. به کمک نرمافزارهای ENVI ،ArcGIS به روش تک باندی، میانگین دمای سطح شهر تبریز برای کاربریهای مختلف موجود در سطح شهر محاسبه گردید. در منطقه شهری تبریز از طریق ترکیب دادههای حرارتی با دادههای انعکاسی دریافتیم ارتباط مستقیمی بین کاهش مقدار توده گیاهی و افزایش حرارت سطح وجود دارد. نتایج بهدستآمده نشان میدهد که تأثیر کاربری در توزیع زمانی و مکانی دمای سطح زمین در ماههای مختلف مقادیر متفاوت بوده است و نیز در کاربریهای مختلف نیز این مقادیر متفاوت بوده است. دمای سطح شهر تبریزها حد زیادی از توزیع توده گیاهی تبعیت میکند. همچنین هستههای پرحرارت به ترتیب منطبق بر مناطق دامداری، نظامی و... کاملاً قابلتشخیص است. سرانجام اینکه، روش استفاده از دادههای سنجشازدور، تصاویر لند ست 8 برای ارزیابی توزیع مکانی و زمانی دمای سطح زمین عینی و مؤثر بوده است.

1-Akhundzadeh, Mehdi, (1384). Preparation of thermal map of the earth's surface using MODIS satellite images, Faculty of Engineering, Tehran University, master's thesis. (In Persian).
2-Akhundzadeh, Mehdi, Sarajian, Mohammad Reza, (2014). Earthquake forecasting feasibility using interferometry and thermal anomaly methods in remote sensing, Master's seminar, University of Tehran. (In Persian).
3-Akbari, H. (1379). Examining the temperature distribution pattern of Tehran city using TM Landsat thermal information; Senior Thesis, Tarbiat Modares University, Tehran. (In Persian).
4-Iran, Ministry of Home Affairs, Political and Social Affairs, Office of National Divisions, Publication of Names of Divisional Elements and Units (To All Centers), Tehran, 1380, p.1. (In Persian).
5-Tavakli-Sabour, M. (2018). Evaluation of the use of thermal bands of AVHRR sensor to study the temperature of the earth's surface in geothermal areas, a case study of Sablan region, Master's thesis, Tarbiat Modares University, Tehran. (In Persian).
6-Shakiba, Alireza; Ziaian Firouzabadi, Parviz; Ashourlo, Davood and Namdari, Sudabah (2008). Analysis of land use and land cover and thermal islands in Tehran; Iran Remote Sensing and GIS Association; First year, first issue. (In Persian).
7-Alavipanah Seyyed Kazem (2007). Measurement of thermal distance and its application in earth sciences, second edition, Tehran University Press and Publications. (In Persian).
8-Alijani, Bahloul. Sadeghinia, Alireza. Ziyaian, Parviz. (2011). Spatio-temporal analysis of the thermal island of Tehran metropolis using remote sensing and geographic information system, Journal of Geography and Environmental Hazards, No.4, pp. 1-17(In Persian).
9-Karimi A. Abad, M. (2008). Application of AVHRR sensor images in preparing the sea surface temperature map in the Persian Gulf region, master's thesis, Tarbiat Modares University. (In Persian).
10-Mashkoor, Mohammad Javad (1352). The history of Tabriz until the end of the 2th century. (In Persian).
11-Zista Consulting Engineers (2013). Tafadili Project of Tabriz (current status). (In Persian).
12-Valizadeh Kamran Khalil, (2012). Estimation of real evaporation and transpiration and analysis of its relationship with land use in GIS environment, Geographic Space, year 12, number 37. (In Persian).
13-Valizadeh Kamran Khalil (2012). Estimation of potential evaporation and transpiration in East Azerbaijan by Stephens method using GIS, Geography and Planning,
No.38.http://earthexplorer.usgs.gov (In Persian).
 
 1Application of remote sensing and GIS in environmental sciences-32 در علوم محیطی، شماره 2، سال اول ،تابستان 1041، صص GIS دور و, Vol 1, No.  سنجش از 2کاربرد, Summer 2022, pp. 1-23                                                                                                                                    22
14-Balling R.C., S.W. Brazell. (1988). High resolution surface temperature patterns in a complex urban terrain. Photogrammetric Engineering and remote sensing, 54(9): 1289-1293.
15-Carlson, T.J., Augustine, & Boland, F. (1977). Potential application of satellite temperature measurements in the analysis of landuse over urban areas. Bulletin of American Meteorological Society, 58:1301-1303.
16-Carlson, T.N., & Arthur, S.T. (2000). The impact of land use – land cover changes due to urbanization on surface micro climate and hydrology: a satellite perspective. Global and Planetary Change, 28: 49-65.
17-Chen Q., J. Ren., Z.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.
18-Gallo K.P., A.L. McNab., T.R. Karl., J.F. Brown., J.J. Hood., J.D. Tarpley. (1993). The use of NOAA AVHRR data for assessment of the urban heat island effect. Journal of Applied Meteorology, Vol. 32, No.5, pp. 899-908.
19-Gallo, K.P., & Tarpley, J.D. (1996). The comparison of vegetation index and surface temperature composites for urban heat island analysis, Intl. J. Remote Sesing, 17:3071-.6703
20-Gallo K.P., T. W. Owen. (1998). Assessment of urban heat island: A multi-sensor perspective for the Dallas-Ft. Worth, USA region. Geocarto International, Vol. 13, No. 4, pp. 35-.14
21-Mo X., C. Cheng., F. Zhai., H. Li. (2011). Study on temporal and spatial variation of the urban heat island based on Landsat TM/ETM+ in central city and Binhai New Area of Tianjin, Multimedia Technology (ICMT), 2011 International Conference on. 26-28 July 2011, pp. 4616-.2264
22-Price, J.C. (1979). Assessment of the urban heat island effect through the use of satellite data. Monthly Weather Review, 107:1554-.7551
23-Quattrochi, D.A. & Ridd, M.K. (1994). Measurement and analysis of thermal energy responses from discrete urban surface using remote sensing data. Intl. J. Remote Sensing. 15:1999-.2202
24-Quattrochi, D.A., & Ridd, M.K. (1998). Analysis of vegetation within a semi-arid urban environment using high spatial resolution airborne thermal infrared remote sensing data. Atmospheric Environment, 32:19-.33
25-Streutker D.R. (2003). Satellite-measured growth of the urban heat island of Houston, Texas. Remote Sensing of Environment, Vol. 85, pp. 282–.982
26-Sun Q., J. Tan., Y.Xu. (2010). An ERDAS image processing method for rettieving LST and describing urban heat evolution: A case study in the Pearl River Delta Region in South China.
Environ Earth Sci, Vol. 59, pp. 1047-.5501
 
 
سمیراکاربرد  سنجشاسماعیلی  ازدور حرارتی و GIS در ارزیابی توزیع مکانی دمای سطح زمین در محیطهای شهری            23
27-Matson, M., et al. (1978). Satellite detection of urban heat islands. Monthly Weather Review, 106:1725:.4371
28-Xu H., B. Chen. (2004). Remote sensing of the urban heat island and its changes in Xiamen City of SE China. Journal of Environmental Sciences, Vol. 16, pp. 276-.182
29-Ying, S. (2008). Retrievad Application f Land Surface Temperature, Department of Geological Sciences University of Texasat Astin. Austin, Texas78712,USA.
نشریه کاربرد سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی در علوم محیطی
دوره 2، شماره 3 - شماره پیاپی 3
شهریور 1401
صفحه 23-1
  • تاریخ دریافت: 29 تیر 1401
  • تاریخ بازنگری: 19 مرداد 1401
  • تاریخ پذیرش: 15 مرداد 1401