Συσχέτιση βλάστησης και θερμοκρασιών αέρα και εδάφους από ταυτόχρονες δορυφορικές και επίγειες παρατηρήσεις στην Αττική

Σαρέλλη, Αναστασία; Sarelli, Anastasia

dc.contributor.author	Σαρέλλη, Αναστασία	el
dc.contributor.author	Sarelli, Anastasia	en
dc.date.accessioned	2016-09-19T09:44:28Z
dc.date.available	2016-09-19T09:44:28Z
dc.date.issued	2016-09-19
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/43574
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.12521
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Θερμοκρασία εδάφους	el
dc.subject	Συντελεστής εκπομπής	el
dc.subject	Θερμοκρασία αέρα	el
dc.subject	Landsat 8	en
dc.subject	Land surface temperature	en
dc.subject	Emissivity	en
dc.subject	Regression analysis	en
dc.subject	LST	en
dc.subject	Air temperature	en
dc.subject	NDVI	en
dc.title	Συσχέτιση βλάστησης και θερμοκρασιών αέρα και εδάφους από ταυτόχρονες δορυφορικές και επίγειες παρατηρήσεις στην Αττική	el
dc.title	Correlation between vegetation and air and land surface temperature from concurrent satellite and terrestrial measurements in Attica, Greece	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Τηλεπισκόπηση	el
heal.classification	Remote sensing	en
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/29f3834f510e2fcbee2fcce329a355775dd48e27
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/29f3834f510e2fcbee2fcce329a355775dd48e27
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-07-06
heal.abstract	Η μελέτη και εκτίμηση της επιφανειακής θερμοκρασίας του εδάφους από δορυφορικά δεδομένα αλλά και η εύρεση συσχέτισής της με τη θερμοκρασία αέρα είναι ένα αντικείμενο που απασχολεί έντονα την επιστημονική κοινότητα για αρκετές δεκαετίες. Λίγες όμως μελέτες έχουν διεξαχθεί ως προς τη σχέση θερμοκρασίας αέρα και εδάφους με τη βλάστηση σε μία περιοχή. Προς την κατεύθυνση αυτή, στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι συσχέτιση μεταξύ των θερμοκρασιών αέρα και εδάφους αλλά και μεταξύ των θερμοκρασιών αυτών και της βλάστησης σε ένα αστικό περιβάλλον. Πιο συγκεκριμένα, η μελέτη έγινε στην περιοχή της Αττικής με δορυφορικές εικόνες του δέκτη Landsat 8 OLI/TIRS μεταξύ των χρονολογιών 30/04/2013 και 30/11/2015 και με επίγειες μετεωρολογικές μετρήσεις από σταθμούς στην περιοχή μελέτης, οι οποίες αποκτήθηκαν από την υπηρεσία Weather Underground. Αρχικά υπολογίστηκε ο συντελεστής εκπομπής ακτινοβολίας με βάση τον δείκτη βλάστησης NDVI για όλα τα σημεία που χωροθετούνταν οι μετεωρολογικοί σταθμοί κάθε εικόνας Landsat 8, με τη χρήση του οποίου εκτιμήθηκαν οι επιφανειακές θερμοκρασίες στα σημεία αυτά. Με τη μέθοδο της γραμμικής παλινδρόμησης για όλα τα θερμοκρασιακά δεδομένα – δορυφορικά και επίγεια – υπολογίστηκε R2 = 0.88, ενώ στα δεδομένα εκτός από εκείνα με νεφοκάλυψη ο συντελεστής προσδιορισμού ήταν λίγο χαμηλότερος (R2 = 0.87). Ως προς τη συσχέτιση των θερμοκρασιών αέρα και εδάφους με τη βλάστηση, βρέθηκε πως υπάρχει αρνητική συσχέτιση κατά τη θερινή αλλά και κατά τη χειμερινή περίοδο. Επομένως, δημιουργήθηκαν τρεις κατηγορίες εδάφους με βάση τον δείκτη βλάστησης NDVI για τις οποίες εφαρμόστηκε η μέθοδος γραμμικής παλινδρόμησης για τα θερμοκρασιακά δεδομένα. Παρατηρήθηκε υψηλότερη συσχέτιση μεταξύ των θερμοκρασιών αέρα και εδάφους όταν η τιμή του NDVI ήταν χαμηλότερη του 0.2 και μεγαλύτερη του 0.4, όταν δηλαδή η ύπαρξη ή μη υγιούς βλάστησης σε μία αστική περιοχή είναι πιο βέβαιη. Στη συνέχεια, υπολογίστηκαν νέες τιμές θερμοκρασίας αέρα βάσει των εξισώσεων της γραμμικής παλινδρόμησης που εκτιμήθηκαν στο προηγούμενο στάδιο. Η απόκλιση των νέων τιμών (Τair’) με των τιμών που είχαν μετρηθεί από τους μετεωρολογικούς σταθμους (Τair) ανέρχεται στο ±7.5οC, με το 36% των τιμών να έχει διαφορά ≤1οC και το 17% ≥3οC. Τέλος, για να γίνει εντοπισμός των πιθανών πηγών σφαλμάτων, υπολογίστηκαν οι τυπικές αποκλίσεις των Τair’ ανά κατηγορία και ανά ημερομηνία και πραγματοποιήθηκε συσχέτιση των σφαλμάτων αυτών με την ατμοσφαιρική παράμετρο της σχετικής υγρασίας. Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα των συσχετίσεων μεταξύ των θερμοκρασιών αέρα και εδάφους και η σχέση των θερμοκρασιών αυτών με τη βλάστηση ήταν ενθαρρυντικά. Παρ’όλα αυτά, για πιο αξιόπιστα αποτελέσματα διαπιστώθηκε η ανάγκη συμπερίληψης κι άλλων δεδομένων που περιγράφουν πιο αναλυτικά το αστικό περιβάλλον, καθώς και τις ατμοσφαιρικές συνθήκες τη στιγμή της κάθε λήψης για κάθε σημείο.	el
heal.abstract	The estimation and study of land surface temperature (LST) from satellite data and the correlation between LST and air temperature is a subject of great concern in the scientific community. Few studies, though, have been conducted in order to find a relationship between air and land surface temperature with the use of vegetation in a specific area. To this end, the main objective of the present diploma thesis is the correlation between air and land surface temperatures, and between these temperatures and vegetation in an urban environment. The study was conducted for the region of Attica, Greece, with the use of satellite images of the Landsat 8 OLI/TIRS sensors and real – time air temperature measurements obtained from Weather Underground Company, for a 2.5 years period of time. The first step was the emissivity retrieval with the NDVI method for all the points where the meteorological stations were located, with which LSTs were estimated. Regression analysis for all the temperature data showed a good correlation of R2 = 0.88, whereas for the data with no cloud detection the correlation was quite similar (R2 = 0.87). Regarding the relationship between vegetation and air and land surface temperatures, it was found that a negative correlation exists during both summer and winter. Consequently, three different land use classes were created based on NDVI. Through a regression procedure these classes were correlated with the temperature data. The evaluation indicated higher correlation rates for the regions with lower (<0.2) or higher (>0.4) NDVI values, thus for regions that the existance or not of vegetation was more certain. Afterwards, new air temperature values (Τair’) were estimated based on the equations of linear regression that were computed at the previous step. Differences of ±7.5οC between new and real air temperature values were found, from which the 36% of the values had differences ≤1οC and the 17% ≥3οC. Potential sources of uncertainty and error were also evaluated, firstly by the calculation of standard deviations of Τair’ by class and by date and secondly by correlation between these errors and relative humidity. To conclude, vegetation and land surface and air temperature relations can be extracted at a reasonable accuracy level with this method. These results are promising for the estimation of air temperature of an area from satellite data and vice versa. However, the use of urban analytics data and real – time atmospheric information of the region of interest is considered mandatory for the achievement of higher accuracy at the results.	en
heal.advisorName	Καράντζαλος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Καράντζαλος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Αργιαλάς, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Καραθανάση, Βασιλεία	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών. Τομέας Τοπογραφίας. Εργαστήριο Τηλεπισκόπησης	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	90 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true