HJ-1B/IRS热红外数据反演太湖水温的方法比较

太湖是我国典型的富营养化湖泊,水温是影响太湖藻类生长的重要环境因子之一,我国环境减灾卫星HJ-1B搭载的红外多光谱相机IRS对太湖水温动态遥感监测具有较大的性能优势.利用6景过境太湖的IRS热红外遥感影像,分别采用单通道普适性算法、辐射传输模型法和单窗算法反演太湖水温,并与实测水温和同期的TERRA/MODIS温度产品进行对比.结果表明,普适性单通道算法反演水温偏高,而辐射传输模型法和单窗算法则偏低;3种算法反演水温的均方根误差在1.001 K以内,单窗算法反演精度最高,其次是辐射传输模型法,再次为普适性单通道算法,而同期MODIS温度产品的均方根误差为1.507 K.3种算法从IRS热红外数据反演的水温直方图均呈正峰态、尖峰状态分布,反演结果能真实地反映太湖水温的空间分布特征.本研究对只有单个热红外通道的卫星传感器开展内陆水体水温遥感监测具有一定的参考意义.

HJ-1B／IRS水温反演模型及监测示范

利用2008～2009年期间约10景HJ-1B/IRS热红外波段遥感数据和过境时刻相应的气象观测数据,以EOS/MODIS温度产品为参照,在单窗算法的基础上,基于水体目标对该算法的参数进行修正,建立HJ-1B/IRS水体温度反演模型;将该模型反演的水体温度及采用单窗算法参数计算的温度与EOS/MODIS温度产品进行比较结果表明:采用单窗算法参数计算出的水体温度与EOS/MODIS温度产品的绝对平均误差为7.84℃;采用本研究得到的参数所反演的温度与EOS/MODIS温度产品的绝对平均误差为0.83℃。将水温反演模型应用于辽东湾区域,实现对该区域水温的动态监测。

基于普适性单通道算法的HJ-1B长江口温度反演

长江口是上海市重要的水源地,是东海带鱼的主要产卵地,对周边农业、渔业生产及居民生活都有着重大影响。该文基于HJ-1B/IRS数据,采用普适性单通道算法进行长江口温度反演,利用MODIS温度产品MOD28和对比分析。结果显示:该方法反演的长江口温度和MOD28产品温度误差为+0.23℃,相关性为0.94,反演结果良好。

热红外遥感中大气透过率的研究(二):大气透过率模式的应用

大气透过率是热红外遥感中的一个重要参数。针对前文构建的大气透过率模式,以我国环境灾害卫星HJ-1B红外相机IRS第4通道的大气透过率模式为例,利用辐射传输模型MODTRAN模拟水体辐亮度,对模式中的变量引入不同的误差,将模拟的辐亮度反演水温,分析不同气溶胶模型、水汽量、能见度和观测天顶角对反演水温的敏感性。并将该大气透过率模式用于HJ-1B/IRS热红外图像中,反演了2009年4月17日、21日、22日和25日太湖水温。研究结果表明:同一波段、不同气溶胶模型的大气透过率模式在反演温度时会产生不同的误差,以气溶胶模型为平流雾的最大、对流型的最小;大气透过率模式中3个变量的误差与温度反演的误差呈线性关系,即变量的误差越大,温度反演的误差也越大;以水汽量对温度反演最敏感,观测天顶角其次,能见度最弱。该大气透过率模式用于4天遥感图像反演中,除4月17日反演的误差稍高,均方根误差和平均相对误差分别为1.127℃和5.75%,其他3天的均方根误差都小于1℃、平均相对误差在5%以下,说明所建的大气透过率模式在热红外遥感中具有较高的应用精度。