基于卫星数据与GIS技术的北京地区粗糙度长度估算研究

来源：高原气象杂志2016年第6期北京时间：

作者：刘勇洪;房小怡;栾庆祖

单位：北京市气候中心, 北京 100089;中国气象局北京城市气象研究所, 北京 100089

摘要：基于卫星数据与GIS技术，利用形态学模型，建立了以植被类型、冠层叶面积指数和植被高度为主要输入参数的植被粗糙度长度Z0估算模型和以建筑物覆盖率和建筑物高度为主要输入参数的城市Z0估算模型；并以北京地区为例，分别利用2012年MODIS（中分辨率成像光谱仪）卫星资料和2005年GLAS（地球科学激光测高系统）卫星资料估算得到1 km空间分辨率北京主要植被地区Z0，利用2009年1：2000北京城市基础地理信息和GIS技术估算得到北京城市地区100 m空间分辨率的Z0，并利用植被相关研究结果与北京城市地区大气所铁塔（高325 m）研究结果进行了比较和验证分析。结果表明，2012年北京主要植被地区Z0为0~1.3 m，存在着明显的季节变化，山区森林的Z0一般为0.6~1.3 m，冬季高于夏季；平原农田的Z0一般为0~0.4 m，夏季高于冬季。北京城市地区Z0存在明显的空间变化，一般为0.1~8.0 m，显示北京城市下垫面的高度非均匀特征；其中Z0值在1.0 m以上的地区主要分布于北京四环区域内及四环外大型居民社区、经济开发区和郊区县城中心，在二环区域内存在一个Z0低值区，大部分Z0在0.5 m以下；大气所铁塔周围Z0值为4.0~9.0 m，与采用气象学方法的研究结果具有较好一致性。比较和验证分析显示本文Z0估算方法较为合理可信，表明在区域范围内，遥感和GIS技术是未来估算区域尺度复杂下垫面空气动力学参数的一种有效途径。

关键词：北京;遥感和GIS;区域尺度;形态学模型;粗糙度长度

基金资助：国家自然科学基金项目（41175015）；中国气象局气候变化专项（CCSF201618）；北京市气象局城市气候评估创新团队项目；中国气象局气候变化创新团队项目