陆地卫星TM6波段范围内地表比辐射率的估计

地表比辐射率是用热红外波段遥感数据反演地表温度的关键参数。目前,应用陆地卫星TM6波段数据反演地表温度共有3种算法,即大气校正法、单窗算法和单通道算法。这3种算法都需要TM6波段范围内的地表比辐射率作为地表温度反演参数。本文首先简介这3种反演算法;然后着重探讨TM6波段地表比辐射率估计方法;最后,利用这一方法对山东省陵县附近农田地区进行地表比辐射率估计和地表温度反演。结果表明,该方法能获得较合理的地表温度反演结果。

先进微波探测器资料反演地表微波辐射率试验

利用美国环境卫星A型先进微波探测器AMSU A资料反演中国陆地区域地表微波辐射率。通过辐射传输正演模拟 ,提出了AMSU A窗区通道反演地表微波辐射率的指数分析方法。利用模拟数据对比了指数分析方法和以往通道亮温组合方法。结果表明 :对于地表比较干燥的地区 ,指数分析的反演结果略优于通道亮温组合的反演结果。在此基础上利用IGBP(InternationalGeosphere BiosphereProgram)的地表分类数据 ,提取AMSU A像元裸土组分的面积百分比信息 ,并进一步应用于AMSU A像元裸土组分地表微波辐射率的反演试验 ,提高了反演精度 ,并可进一步应用于区域地表湿度信息提取和大气参数反演 ,以及AMSU

基于归一化植被指数反演地表比辐射率方法的对比研究

针对只有一个热红外通道的遥感数据,利用归一化植被指数与地表比辐射率具有较高的线性相关性进行地表比辐射率的遥感反演,介绍了基于归一化植被指数定量反演地表比辐射率的4种方法,以湖北省荆门市地区的Landsat5 TM数据为研究对象,精度0.01的MODIS LSE产品为标准数据,对比分析了4种基于NDVI的地表比辐射率反演方法,分别从像元尺度和分类尺度总结了4种地表比辐射率反演方法的普适性和精度。

利用不同地表比辐射率对ETM+数据地表温度反演对比研究

地表温度作为研究环境生态影响的一个重要指标之一,以Landsat ETM+的热红外波段作为数据源,辅助大气透过率、大气平均气温等参数,利用单窗算法基于混合像元、NDVI、植被和裸露地三种不同地表比辐射率反演泉州市地表温度,对比分析结果表明采用这三种地表比辐射率反演地表温度的方法均是可行的,对于具体采用哪一种地表比辐射率应需要结合实际的研究区域地表地物的实际监测地表温度进行对比后,方可选择合适的地表比辐射率进行地表温度反演,会更具实际意义。反演结果可为城市热岛效应等研究提供支持数据源。

利用FTIR和MODIS数据估算塔克拉玛干沙漠宽波段地表比辐射率

分析并提供了一个利用MODIS窄波段数据,估算地表宽波段（8～14μm）比辐射率的最优估算方程,并根据该方程获得了塔克拉玛干沙漠地区地表比辐射率特征分布情况。首先,沿塔克拉玛干沙漠的两条南北穿越公路,使用傅里叶变换热红外光谱仪（FTIR）,选取20个观测点,获取实测的地表宽波段比辐射率。其次,利用MODIS温度产品MOD11A1和MOD11C1热红外区域第29,31和32波段和MOD09A1近红外区域第7波段数据,建立待定系数的地表宽波段比辐射率多元线性回归估算方程。通过FTIR的观测值和MODIS数据确定该估算方程的系数,并进行误差分析。研究发现,使用FTIR观测值,由MODIS第29,31和32波段数据的线性回归方程,可以产生高精度的地表宽波段比辐射率。加入MODIS第7波段后,新的线性回归估算方程的精度更高,均方根误差RMSE为0.004 5,平均偏差Bias为0.000 1。与文献中的其他六种估算方程横向对比,RMSE和Bias分别比其他六种估算方程低1和2个数量级。最后,利用该估算方程获得了研究区的地表比辐射率分布图,结果显示,沙漠中心区域的值为0.880～0.910,平均值为0.906;有稀疏植被区域的值为0.910～0.940;靠近沙漠边缘的绿洲的值为0.950～0.980。

基于大气吸收线特征的高光谱热红外数据地表温度/比辐射率反演算法

地表温度和比辐射率的准确提取和反演是热红外遥感的核心问题之一.由于地表温度/比辐射率反演问题的病态性,以及地表—大气强耦合特征等诸多问题,导致目前反演精度仍有待进一步提高.通过深入挖掘大气吸收峰/谷通道处下行辐射偏移量特性,提出了一种基于大气吸收线特征的高光谱热红外温度/比辐射率反演方法,并通过最优通道选择提高了算法的效率和精度.算法一定程度上可抑制大气校正不准确引入的误差,能够有效提高低比辐射率地物的反演精度.模拟数据结果表明:针对高比辐射率地物,算法与ISSTES方法的反演精度基本一致;针对低比辐射率地物,算法最大可提高温度0.48 K和比辐射率2.1%的精度.地面实测数据结果表明:约77%的样本温度反演误差优于1K,比辐射率误差均值优于0.01.

基于TM数据的地表比辐射率反演方法对比分析

介绍了两种基于LandsatTM数据的地表比辐射率估计方法,即Sobrino等提出的NDVITEM方法与覃志豪等的估计方法,并以锡林郭勒盟西乌珠穆沁旗西部为研究对象,分别应用两种方法实现了该地区在LandsatTM热红外波段范围内地表比辐射率的定量反演.采用精度为0.01的MODISLSE产品对两种方法的反演结果进行精度比较,结果发现,对于该研究区的地表组成特点,采用覃志豪等的模型估计地表比辐射率的结果优于Sobrino等的结果.

基于决策树模型的武汉市地表比辐射率反演研究

地表比辐射率值是反演地表温度中的关键参数,它通过高效的遥感影像分类方法来获取。利用NDVI指数,MNDWI指数及NDBI指数,探讨基于决策树模型的比辐射率估算方法,并通过与传统方法的对比研究,认为针对武汉市的特点,采用决策树的比辐射率估算方法精度高于传统模型,较适合研究区的地表组成特征。

光学载荷定标场比辐射率方向性模型构建

地表比辐射率方向性研究是国际热红外定量遥感研究领域的热点与难点,现有的热红外沙地比辐射率方向性模型存在先验参数较多、精度较低、适用性差等问题。论文基于5个伪不变定标场,即Algeria3_1km、Algeria5_1km、Libya1_1km、Mauritania1_1km及Mauritania2_1km,综合利用长时序极轨卫星载荷AQUA/MODIS与静止轨道卫星载荷MSG/SEVIRI多角度观测数据,经过载荷相互校准、大气纠正、影像数据时空匹配等处理,基于热红外辐射传输方程,获取0~65°观测天顶角范围内各研究区方向性比辐射率,建立公里级像元尺度比辐射率方向性模型,并对其进行了不确定度评估。结果表明:地表比辐射率随观测天顶角增大而降低,其方向性效应随波段中心波长的增加而减小,Algeria5_1km区域的方向性效应最小,Mauritania1_1km区域的方向性效应最强;各研究区比辐射率方向性模型不确定度均随观测天顶角的增大而增大,模型不确定度均优于3%。

几种地表微波比辐射率变化特征的地面观测

基于地表微波比辐射率观测试验,我们探讨了不同下垫面的地表微波比辐射率的变化特征以及降雨前后地表比辐射率的昼夜变化特征.同时,通过比较红外扫描仪和温度计同步测量的地表温度,发现将温度计浅埋土里比半埋土里测量的更为合理,后者测量的地表温度在中午时不合理偏高15～20℃.对于四种地表,草地比辐射率最高(～0.94),其次是裸土地比辐射率(～0.86),然后是沙地比辐射率(～0.82),水面比辐射率最小(～0.4).在微波辐射计观测入射角>60°时,土地和沙地比辐射率都随入射角度增加而减小,尤其前者更为敏感;草地和水面比辐射率随入射角度变化较小.不同地表比辐射率都呈现出昼夜差异,尤其土地、沙地和水面比辐射率在降雨之后的昼夜差异较为显著,夜里普遍偏高白天0.02～0.04;草地比辐射率昼夜差异较小,基本是白天略微高于晚上.降水后,草地微波比辐射率变化较小,裸土地和沙地比辐射率则显著降低.沙地和草地比辐射率随频率变化较小,裸土地比辐射率在降雨之后随频率明显增加.

Landsat8热红外波段地表比辐射率估算方法改进

地表比辐射率是地表温度反演的关键输入参数,为了解决现有Landsat8热红外波段地表比辐射率估算方法较复杂的问题,基于ASTER光谱库数据和植被指数混合模型,提出一个适用于Landsat8热红外波段地表比辐射率的估算方法。采用MODIS地表比辐射率产品、地表温度产品与地面气象站点气温数据验证表明:估算得到的地表比辐射率同MODIS地表比辐射率产品平均相对误差小于0.005,相关系数0.8以上。运用估算的地表比辐射率数据反演得到的地表温度同气温数据的绝对误差小于1℃。由此得出结论,该方法可以较好的估算出Landsat8热红外波段地表比辐射率,可以支持生产高精度地表温度产品。

基于风云三号MWTS的地表比辐射率反演

针对地表比辐射率反演,提出基于氧气二窗口频率下的反演方法。以am大气模型为基础,结合风云三号微波温度探测仪(MWTS)的扫描特性,推导出基于其二窗口频率下的地表比辐射率公式。运用Matlab对地表比辐射率进行仿真,仿真结果反映了地表的陆海特性。

大气逆辐射对草地下垫面地表温度的影响研究

根据SKYNET合肥站三年期间无云晴天4～50μm波段地表向上长波辐射R_(1u)和大气逆辐射R_(1d)的观测资料,定量分析了大气逆辐射对草地下垫面地表温度的影响。结果表明:大气逆辐射对地表温度日平均值的影响程度在夏季最大、秋季次之、冬季最小,当地表比辐射率ε=0.98时,地表视温度与地表温度日平均差值全年在0.96～1.41 K之间,7、8月份在1.3 K以上;任何季节,大气逆辐射对地表温度日分布的影响幅值均在夜间大、白天小、中午前后最小,冬季影响最为显著,地表视温度与地表温度的差值T_*—T_s均具有"V"型日分布特征;长波辐射比R_(1d)/R_(1u)越大,大气逆辐射对地表温度的影响程度越大,得出了T_*-T_s与长波辐射比以及地表比辐射率之间的定量统计关系。

基于MODIS的江汉平原比辐射率季节变化规律研究

基于Terra-MODIS L3级产品(MOD11C3),研究江汉平原区域比辐射率在一年四季的变化特征。结果表明,江汉平原区域的比辐射率值在1 a内整体处于一个稳定的区间,相比其他三季,冬季高比辐射率区间所占面积有明显增加,同时存在多种类别的比辐射率值;春季和冬季的平均比辐射率值最高,夏季最低,秋季比辐射率值居夏冬两季之中。对不同土地覆被类型的比辐射率值的研究表明,水田和水域的比辐射率值最高,建设用地比辐射率值最低但波动较大,林地和草地的比辐射率值最为稳定,耕地的比辐射率值明显高于自然植被;各种地类的比辐射率年变化趋势基本一致,均在夏季出现波谷,秋季呈上升趋势,冬季有小幅的波动,春季最稳定。

城市河道及周临用地对地表热环境的影响研究

水体作为城市生态系统的重要组成部分,对改善城市热岛效应和人居热环境具有重要的生态学意义。文章以多时相Landsat和SPOT为实验数据,提出了一种针对混合像元的支持向量机最优端元子集构建原理的地表比辐射率确定方法,采用单窗算法,以灞河及周临用地为研究对象,剖析了河道水体、周临用地与地表温度间的耦合关系。结果表明:①支持向量机的混合像元最优端元子集构建方法提取地表比反射率结果与MODIS LSE产品误差小于0.005(R=0.832),表明该方法精度较高,可用于地表比辐射率的提取;②1992—2019年27 a间灞河两岸用地类型与局地地表温度格局变化显著,建设用地急剧增加,变热趋势明显;不同时期河道周临用地类型对地表温度影响的幅度不同,建设用地、草地、水体及林地为影响灞河两岸热环境的主要用地类型,水体、林地、草地和耕地均表现为不同程度的降温效应,降温幅度依次为:水体>林地>草地>耕地;③同一时期灞河两岸用地类型对局地温度的影响存在空间差异。灞河以东水体、林地、草地和耕地降温效果显著,而灞河以西则为水体、林地及草地。该研究有助于正确认知城市河道对局地热环境的影响特征,能够为城市河道及其周临局地热环境改善提供科学参考。

卫星遥感多通道微波比辐射率植被指数(EDVI)在不同类型植被区的特点分析研究

地表微波比辐射率植被指数(emissivity difference vegetation index,EDVI)可以很好地指示地表植被含水量,并且可以应用于有云情况和浓密植被区域.以往的研究仅限于使用19GHz和37GHz微波信号,仅能反映植被某单层的含水情况,而Aqua卫星的Advanced Microwave Radiometer-Earth Observing System(AMSR-E)微波辐射计观测可为植被含水量遥感提供更多的通道选择.本研究利用多源卫星遥感产品,包括AMSR-E亮温、Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS)云参数和欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的再分析资料等,反演了东亚及东南亚地区6.925、10.65、18.7、36.5GHz垂直极化微波通道的陆地表微波比辐射率,并以此建立了三组多通道微波比辐射率植被指数EDVI(6v,37v)、EDVI(10v,37v)和EDVI(18v,37v),研究了该三组EDVI指数在森林和农田两类植被类型区的特点.结果表明,在森林区域,EDVI(6v,37v)和EDVI(10v,37v)普遍大于EDVI(18v,37v),这很可能是由于前两者对于浓密植被的穿透更深,能反映更多的植被含水量,而EDVI(18v,37v)的穿透性相对较弱,主要反映冠层顶部、相对浅薄植被层的植被含水量.综合利用这三组EDVI指数之间的差异,在高大浓密植被区域,可以实现对植被含水量在上、中、下三层的垂直分布的估计.对于低矮植被,其垂直结构不丰富,此三者的差异不明显.

庐山地区地表温度反演分析

研究庐山地区的地表温度，对于本地区的生态保护和开发具有重要意义。本文使用了目标区域内Land-satTM／ETM＋从2000～2010年间共8幅影像数据，利用单通道算法和NDVI地表辐射率估算方法反演了区域内的温度场，并生成了历年温度对比效果图。分析推断目标区域内的温度场可能存在一个短年限的温度变化起伏规律，对庐山周边山区的影响有待进一步研究。

基于Landsat 5 TM数据反演地表温度

利用Landsat 5第6波段数据,根据单窗算法反演合肥市地表温度。针对在夏季大气中水汽含量比较大的问题,利用MODTRAN中纬度夏季模式模拟出在大气水汽含量位于0.4～5.4 g/cm^2区间时,大气透过率与大气水汽含量之间的关系。利用模拟出的结果及MODIS水汽产品对TM图像进行大气校正并反演地表温度,选择均匀区的反演温度值与MODIS温度产品比较,比较结果显示植被均匀区的温差在1K以内,城镇建筑均匀区的温差在1.1 K以内,故可用此方法对TM图像进行大气校正进而反演地表温度。

农业旱灾监测中的地表温度遥感反演方法——以MODIS数据为例

以目前农业旱灾监测中应用较广泛的多波段MOD IS卫星遥感数据为例,探讨农业旱灾遥感监测中所需要的地表温度反演问题,尤其是反演算法的选择、基本参数的估计和具体反演中的工作流程,为快速地进行农业旱灾监测中的水热遥感参数估计提供方法选择。虽然MOD IS有8个热红外波段用来监测地表热量变化,但波段31和32特别适用于农业旱灾监测中所需要的地表温度遥感反演。因此,在算法上,我们将选择计算过程相对简便但反演精度又很高的两因素分裂窗算法。详细地讨论了如何快速地估计分裂窗算法中大气透过率和地表比辐射率这两个基本参数。从实际应用来看,本文所提出的方法能快速地用来反演我国农业旱灾监测中所需要的农田地表温度参数,并获得很好的反演结果。

基于MODIS数据的湖北省地表温度反演研究

利用遥感影像获取地表温度信息,对于监测地表状况和生态环境变化有重要意义.利用MODIS影像和劈窗算法计算了反演地表温度的关键参数:大气透过率和地表比辐射率,并针对湖北省水域单独提取出水体像元来计算地表比辐射率,估算出湖北省地表温度,与地面同步实测数据比较表明,平均误差为0.51℃,精度比较高.