千岛湖水体表层温度遥感估算方法对比

湖泊水体表层温度是气候和环境变化的重要指示因子,遥感技术是水体表层温度监测的重要手段。温度反演算法在不同湖库水体的适用性各异,针对清洁型深水湖库的水体表层温度反演算法适用性仍有待进一步研究。本研究以千岛湖为研究区,利用Landsat 8卫星数据,对比了基于辐射传输方程的算法(RTE)、单窗算法(MWA)、普适性单通道算法(GSCA)、实用单通道算法(PSCA)、劈窗算法(SWA_D和SWA_G)和Landsat 8Collection 2 Level-2(C2L2)温度产品的精度,探究了各算法中相关参数的适用性和敏感性,刻画了千岛湖2013年—2021年水体表层温度时空分布特征。研究结果表明:(1)针对Landsat 8数据的第10和11波段,千岛湖最适宜的水体比辐射率分别为0.9926和0.9877;(2)整体上,劈窗算法的精度优于单通道算法,Landsat温度产品的估算精度适中。其中,劈窗算法SWA_G精度最优,平均相对误差(MAPE)为7.61%,均方根误差(RMSE)为2.0℃;(3)千岛湖水体表层温度具有显著的时空分异特征。季节上,千岛湖水体表层温度冬季最低(14.2±0.6℃),夏季最高(31.0±0.5℃)。空间上,西北库区(23.0±0.3℃)和西南库区(22.8±0.2℃)水体表层温度最高,东北库区(22.2±0.3℃)水体表层温度最低。本研究验证了不同温度反演算法在清洁型深水湖库的适用性,为清洁型深水湖库水体表层温度反演提供了经验借鉴。