Труды сотрудников ИВМ СО РАН

[Текст] : статья / А. А. Гостева, А. К. Матузко, О. Э. Якубайлик // ИнтерКарто/ИнтерГИС. - 2018. - Т. 24, № 2. - С. 195-205, DOI 10.24057/2414-9179-2018-2-24-195-205 . - ISSN 2414-9179
Аннотация: Существует два способа получения данных о температуре поверхности земли. Прямой способ включает измерения, полученные непосредственно наземными методами, например, данные метеостанций, второй способ — дистанционный — включает данные спутникового дистанционного зондирования. Спутниковое дистанционное зондирование — единственное средство получения долговременных однородных рядов данных о температуре поверхности. В статье рассмотрены методы определения коэффициента излучения поверхности по данным спутникового дистанционного зондирования. Тепловое излучение является индикатором объектов, явлений и процессов, скрытых от непосредственного наблюдения.?Используя значения тепловых каналов, можно определить температуру поверхности земли. Поверхность земли из-за своей неоднородности имеет разную излучательную способность, которая определяется коэффициентом эмиссии. Самыми распространенными методами определения коэффициента эмиссии для спутникового снимка считаются: на основе нормализованного вегетационного индекса или применяя классификацию изображения. Температуру поверхности земли в нашем исследовании вычисляли в два шага, сначала для определения коэффициента эмиссии проводили классификацию изображения с выделением основных типов поверхности: почва, вода, растительность, строения. Далее, используя значения 10-го канала сканера TIRS спутника Landsat-8 и коэффициента эмиссии, вычисляли температуру поверхности земли в градусах Цельсия. Над спутниковыми данными проводилась радиометрическая и атмосферная коррекция. Было рассмотрено 10 безоблачных сцен с 2013 по 2016 г. По результатам исследования были выделены тепловые аномалии на территории г. Красноярска.?Проблема тепловых аномалий характерна для всех крупных городов мира. Спутниковые тепловые снимки являются весомым источником информации для анализа тепловых аномалий в пределах одной территории. Определение природы и границ тепловых аномалий поможет понять причины неблагоприятной экологической ситуации в исследуемом городе.?На территории г. Красноярска можно выделить два типа тепловых аномалий — природные и антропогенные. Выделены антропогенные объекты с интенсивным излучением тепла. В нашей работе такими объектами стали промышленные предприятия и торговоразвлекательные центры. Эти объекты состоят из плотных материалов с высокой теплоемкостью, таких как асфальт, бетон и железобетон, камень. Из таких материалов построена большая часть антропогенных объектов.

РИНЦ

Держатели документа:
Институт вычислительного моделирования СО РАН
Сибирский федеральный университет

Доп.точки доступа:
Гостева, А. А.; Матузко, А. К.; Matuzko A.K.; Якубайлик, О. Э.; Yakubailik O.E.

[Текст] : статья / А. К. Матузко, О. Э. Якубайлик // Успехи современного естествознания. - 2018. - № 7. - С. 177-182 . - ISSN 1681-7494
   Перевод заглавия: MONITORING OF LAND SURFACE TEMPERATURE IN KRASNOYARSK AND ITS SUBURBAN AREA BASED ON LANDSAT-8 SATELLITE DATA

УДК

912.4

004.4

Аннотация: Настоящая работа посвящена анализу температурных аномалий в городе Красноярске и его окрестностях («городские острова тепла»), которые оценивались по спутниковым данным Landsat-8 теплового инфракрасного диапазона и наземным данным с автоматизированных постов наблюдения за атмосферой. Актуальность исследования обусловлена крайне неблагоприятной экологической обстановкой в городе, сложностью оценки метеорологических характеристик территории из-за значительной неравномерности рельефа, температурным режимом разрезающей город пополам реки Енисей, который обусловлен расположенной в 40 км от города Красноярской ГЭС. Задача состояла в выявлении характерных температурных неоднородностей в городе, их пространственного местоположения и количественной оценке. Всего было рассмотрено 10 безоблачных сцен Landsat-8 на территорию Красноярска и окрестностей, в бесснежный период с 2013 по 2016 гг. Вычисления проводились на основе данных радиометра TIRS (10-й канал – ИК-диапазон 10,3–11,3 мкм). Данные каналов видимого диапазона 4-3-2 (красный-зеленый-синий), регистрируемые радиометром OLI Landsat-8, использовались для классификации изображений, определения типа подстилающей поверхности. Была выполнена обработка спутниковых данных, в том числе – классификация изображения, определение коэффициентов эмиссии для различных участков городской территории, вычисление температуры поверхности. Также был проведен сравнительный анализ полученных данных с измерениями на метеостанциях. Было обнаружено, что температура, измеренная разными способами, имеет сопоставимые значения. По результатам исследования были сформированы сезонные тепловые аномалии городской территории для трех сезонов – лета, весны и осени. Было выделено несколько сезонных тепловых аномальных зон разного типа – природные возвышенности, территории около нескольких крупных торгово-развлекательных центров, промышленные зоны ряда предприятий, участки теплового загрязнения сточными водами.
The subject of the analysis in this paper were temperature anomalies in the city of Krasnoyarsk and its surroundings («Urban Heat Islands»), which were estimated from satellite data Landsat-8 thermal infrared and ground data from automated observation posts for the atmosphere. The relevance of the study is due to the extremely unfavorable environmental situation in the city. The task was to identify characteristic temperature inhomogeneities in the city, their spatial location and quantitative assessment. In total, 10 cloudless Landsat-8 scenes were examined on the territory of Krasnoyarsk and its environs during the snowless period from 2013 to 2016. The calculations were based on the data of the TIRS radiometer (10th channel – IR range of 10.3-11.3 µm). The data of the channels of the visible range 4-3-2 (red-green-blue), registered by the OLI Landsat-8 radiometer, were used to classify the images, to determine the type of underlying surface. Satellite data processing was performed. Also, a comparative analysis of the data obtained with measurements at weather stations was carried out. It was found that the temperature measured in different ways has comparable values. According to the results of the study were formed seasonal thermal anomalies of the urban area. Several seasonal thermal anomalous zones of different types such as natural elevations, territories of about several large shopping and entertainment centers, industrial zones of a number of enterprises, sites of thermal pollution by sewage were singled out.

РИНЦ

Держатели документа:
Институт вычислительного моделирования СО РАН

Доп.точки доступа:
Матузко, А.К.; Matuzko A.K.; Якубайлик, О.Э.; Yakubaylik O.E.

[Text] : статья / Aleksandra K. Matuzko, Oleg E. Yakubailik // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. - 2018. - Т. 11, № 8. - P934-945, DOI 10.17516/1999-494X-0115 . - ISSN 1999-494X
   Перевод заглавия: Мониторинг температуры земной поверхности в окрестностях Красноярского края на основе данных спутника Landsat 8

УДК	004.4, 912.4

Аннотация: The problem of temperature anomalies is typical for all major cities in the world. Space thermal images are a powerful source of information for analyzing and determining outlines of temperature anomalies within a single territory. Determination of the nature and boundaries of temperature anomalies will help to understand the causes of the unfavorable ecological situation in Krasnoyarsk: where, in addition to high industrial emissions, atmospheric processes also exert their influence, which lead to the fact that impurities linger and concentrate over the city. The development of advanced space technologies allows the collection of a variety of diverse data more efficiently and at a lower cost than the organization of an appropriate ground network of observation posts and points. One of the most interesting and important indicators about the surface of the Earth is the land surface temperature. Land surface temperature is determined by the balance of incoming and outgoing energy. The main and overwhelming source of energy coming to the surface of the Earth is solar radiation. The 10th and 11th bands of Landsat 8 satellite measure thermal infrared radiation (TIR). The thermal infrared range is particularly useful for determining the temperature difference between the city and surrounding rural areas, and for studying the phenomenon of an urban heat island (UHI).
Проблема температурных аномалий характерна для всех крупных городов мира. Космические тепловые снимки являются весомым источником информации для анализа и определения контуров температурных аномалий в пределах одной территории. Определение природы и границ температурных аномалий поможет понять причины неблагоприятной экологической ситуации в Красноярске: где, помимо высоких промышленных выбросов, оказывают влияние атмосферные процессы, которые приводят к тому, что примеси задерживаются и концентрируются над городом. Развитие передовых космических технологий позволяет осуществлять сбор множества разнообразных данных более эффективно и с меньшими затратами, чем организация соответствующей наземной сети пунктов и постов наблюдения. Одним из наиболее интересных и важных показателей о поверхности Земли служит температура земной поверхности. Температура на поверхности Земли определяется балансом приходящей и уходящей энергии. Основным и подавляющим источником энергии, поступающей к поверхности Земли, является солнечное излучение. Каналы 10-й и 11-й Landsat 8 работают в том же диапазоне, что и канал TIR на более ранних спутниках программы Landsat. Каналы 10-й и 11-й спутника Landsat 8 измеряют тепловое инфракрасное излучение или TIR (thermal infrared). Разрешение для тепловых каналов 100 м.

РИНЦ

Держатели документа:
Institute of Computational Modelling SB RAS

Доп.точки доступа:
Matuzko, Aleksandra K.; Матузко А.К.; Yakubailik, Oleg E.; Якубайлик О.Э.