MODIS数据地表温度反演分裂窗算法的IDL实现

地表温度是气象、水文、生态等研究领域中的一个重要参数。本文针对MOD IS数据的分裂窗算法进行了简要的介绍,并对参数的获取进行了分析。该算法已经被推荐并已经应用于中国地表温度产品生产。为了进行义务化流程生产地表温度产品,我们在IDL6.0环境下,编程实现了该算法。该程序运算速度快,操作简便,不需人为干预就可快速反演地表温度,非常适合批量计算MOIDS地表温度。

基于MODIS数据的洱海水温反演及特征分析

本文基于MODIS数据,采用分裂窗算法反演2016年10月至2019年12月洱海水温,通过改进的归一化差异水体指数提取水体,分析反演结果。TERRA卫星反演水温分布为南部低,中部次之,北部高;水温高值区位于北部边缘及中东部边缘。AQUA卫星反演水温分布为南部低,中部北部则呈现西低东高的分布特点;水温高值区位于中东部边缘。AQUA卫星较TERRA卫星反演的水温增温幅度西低东高,中部高于南部和北部,主要增温幅度0.4~0.6℃。春秋冬三季,水温低值中心位于南部靠近湖岸区域,中部北部水温西低东高特征明显,且西北部均存在一低值区,较中部和北部其他区域水温低;夏季低值中心有所北移。洱海水温最高出现在8月,年平均水温16.67℃。将反演结果与实测水温进行同时次对比,TERRA卫星反演水温平均相对误差0.06%,AQUA卫星平均相对误差-0.51%。

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数据的长株潭地区城市热岛时空分析

基于MODIS影像,采用分裂窗算法反演的地表温度对长株潭地区城市热岛空间分布与季相变化特征、影响因子进行定量研究。结果表明,长株潭地区春季和夏季存在明显的城市热岛效应,而冬季和秋季城市热岛并不明显;地表覆盖类型对城市热岛的影响十分明显,长株潭地区春、夏、秋季植被绿地状况与城市热岛呈现明显负相关分布,其中以夏季最为明显,夏季地表温度与NDVI相关系数的平方R2达到0.8193,即植被覆盖对城市地表温度的影响显著。因此,城市植被的分布与季节变化影响着城市热岛的强度与时空分布,揭示出植被绿地对降低城市热岛效应具有重要的作用,大范围的绿地建设能有效降低城市热岛效应。

基于MODIS数据的金塔绿洲地表温度反演

地表温度(LST)是气象、水文、生态等研究领域中的一个重要参数。本文对MODIS数据的分裂窗算法进行了简要的介绍,并利用MODIS数据计算反演了地表温度所需的关键参数:大气透过率和地表比辐射率,然后运用分裂窗算法反演了金塔绿洲地区的地表温度,并与地面实测数据进行了对比分析。结果表明,这一方法能获得较合理的地表温度,符合金塔绿洲的实际地表状况。

基于IDL的MODIS 1B数据雪面温度反演

对MODIS数据的分裂窗算法进行了简要介绍,通过交互式数据语言(IDL)编程,实现了直接利用MODIS lB数据的雪面温度反演,并将反演结果存贮为标准的HDF文件格式,以供其他软件使用。以我国新疆北部(北疆)为例,将该算法的反演结果与气象站雪面温度观测资料进行对比,结果表明:系统反演得到的雪面温度分布规律与气象观测资料是一致的,反演的平均误差为1.73℃,基本反映了北疆地区的雪面温度分布情况。

基于MODIS的湖南省地表温度动态变化研究

陆地表面温度是地表能量平衡中的一个非常重要的参数,它在地表与大气相互作用过程中起着重要的作用。以MODIS数据资料研究湖南省地表温度动态变化规律,旨在为研究湖南省城市热岛效应的影响积累资料,为自然资源监测、保护及其相关领域提供理论数据,为相关部门制定决策提供科学依据。在总结和分析当前常用地表温度反演算法的基础上,采用分裂窗算法来反演地表温度,并利用卫星过境当天地面观测站观测的最高温度对反演结果进行验证。研究表明:在热量分布方面,由西北向东南递增,以武陵山、雪峰山东麓为界将全省分成2个区,东部丰富、西部偏少。温度反演结果与地面实测日最高温度曲线走势基本一致,符合实际情况。

MODIS数据陆面温度反演研究

陆面温度(LST,landsurfacetemperature)是研究地表和大气之间物质交换和能量交换的重要参数。基于推广的分裂窗算法,运用MODIS数据,在青海湖地区(200km*200km)进行了陆面温度反演研究。在实验区,推广的分裂窗算法传感器高度角大于40°,将原分裂窗的区间进行了细化,与分裂窗方法相比,传感器高度角在40°～50°,大气柱水汽含量小于1.5cm时,反演精度较高,小于1K;与分裂窗方法类似,该方法对比辐射率和传感器仪器质量的误差不甚敏感。

基于MODIS数据的宁夏地表温度空间分布研究

在分析现有分裂窗算法的基础上,选择了一种适合于MODIS数据的简化分裂窗算法,针对MODIS的热红外波段数据,讨论了利用该分裂窗算法反演地表温度所需的亮度温度、大气透过率及地表比辐射率的计算方法,并对宁夏的地表温度进行了反演。结果表明,宁夏的地表温度从南到北表现出三个明显的区域,采用30 km×30 km的样区,对这三个区域的地表温度进行统计得出,南部山区的地表温度分布在19.7～35.3℃之间,且在这一温度段内分布均衡,平均地表温度为27.1℃;灌区的地表温度分布在25.9～37.1℃之间,且主要靠近低温区段,平均地表温度为29.3℃;中部干旱带的地表温度分布在31.2～48.9℃之间,且主要靠近高温区段,平均地表温度为45.8℃。这些特征与宁夏的陆面植被覆盖、地形特征等实际状况相符。

基于MODIS数据的多时相海表温度反演——以海南岛西南部近海海域为例

利用中分辨率成像光谱仪MODIS(moderate-resolution imaging spectroradiometer)遥感资料作为数据源,以海南岛西南部近海海域作为研究区,利用改进的分列窗算法对研究区海域2005—2014年多时相海表温度进行反演。利用海南岛西南部近海海域观测的12个观测点的实测海洋表面温度对反演温度结果进行精度验证,相关系数达到了0.9。选择一年内4个季度和10年内海表温度反演的结果,分别分析海表温度随季节与年度的时空变化分布。结果表明,利用MODIS多通道改进的分裂窗算法可以较精确地反演海南岛西南部近海海表温度,分析海表温度的时空变化可为海洋渔业、海洋环境变化及气象监测提供参考。

基于MODIS数据的乌昌地区地表温度反演

陆地表面温度是监测地球资源环境变化的重要指标之一,对于区域干旱预报、作物产量估算、数值天气预报等的研究都有重要意义。本文阐述了MODIS资料反演地表温度的原理,建立了基于MODIS资料、地理信息数据和地面气象站观测资料反演地表温度的统计模型。

MODIS月平均海面温度在太平洋的检验与在南海的应用

使用由我国投放的位于太平洋海域的ARGO浮标表层温度数据,对相应时相和海区的MODIS月平均海洋表面温度(SST)产品进行检验,验证结果表明,MODIS月平均SST产品的均方根误差为0.78°C,平均偏差为-0.37°C,二者的相关系数为0.994 5,因此,使用MODIS月平均SST数据对我国南海表层水温年变化规律进行研究是可行的。通过分析处理该海域2007—2009年连续36个月的影像,研究发现,3年中,该海域的SST平均在22°C以上且季节变化明显,呈较强规律性。最低温度出现在1,2月份,最高温度出现在6,7,8月。冬春两季,SST呈条带状分布,海表温度由近岸向远海递增。随时间推移,有一暖水舌由东南向西北延伸。至夏秋之交,整个南海海域SST达到29°C左右,分布均匀,温度梯度不明显。

基于MODIS影像的山西省地表温度反演研究

地表温度信息在水文、气象以及生态学等领域的研究中有重要意义。以2014年5月获取的山西省MODIS影像数据为研究对象,应用分裂窗算法和ENVI软件对该省地表温度进行了反演。结果表明：山西省吕梁山、太行山、中条山等地植被覆盖度高,地表温度较低,在20℃以下;太原盆地、临汾盆地、运城盆地等平原地区的地表温度明显高于丘陵地区,在30-40℃之间,还有小部分地区地表温度在40℃以上。

用MODIS数据反演辽西北地区陆面温度

针对MODIS多波段的特点,用1、4、3波段合成真彩色图像,2、19波段反演水汽含量,最后用31、32波段和分裂窗算法反演辽西北地区陆面表面温度。结果表明:渤海附近站点的地温相对较低,地温海陆分布差异明显;研究区内各站点反演结果都在20℃以上,符合实际情况;反演结果与观测数据的多年平均值在空间分布上基本呈相似的趋势,结果比较合理。

利用MODIS数据分析山东半岛陆面温度的季节变化

探讨了MODIS数据的地表温度反演方法——分裂窗算法,该算法仅需要两个基本参数,大气透过率和地表比辐射率。这两个参数都可从同一景MODIS图像数据中直接反演出来,并保持较高的反演精度。利用该算法,反演了山东半岛的地表温度,并分析了该地区地表温度的季节变化和城市热岛强度。

用MODIS数据和分裂窗算法反演内蒙古地区的地表温度

地表温度是气象、水文、生态等研究中一个重要参数。大气透过率和比辐射率是分裂窗算法的两个重要输入参数,本文利用MODIS数据的可见光波段(band1)和近红外波段(band2、19)计算该两个参数;再利用MODIS数据的两个热红外波段(band31、32)和分裂窗算法对内蒙古地区地表温度进行了反演;结果表明,遥感反演出来的地表温度的空间分布与内蒙古气候区地空间分布具有高度的一致性,能直观地反应内蒙古地区地表温度的空间分布特征。

针对Terra/MODIS数据的改进分裂窗地表温度反演算法(英文)

针对Terra/MODIS数据提出改进的分裂窗地表温度反演算法。充分考虑了传感器观测角度(VZA)的影响,并对地表和有效大气辐射按照不同的亮度温度区间分别进行Planck函数简化。利用TIGR3大气廓线库中的875条晴空大气廓线,ASTER波谱库中的106条地物发射率波谱,结合MODTRAN4大气辐射传输模型模拟得到分裂窗算法系数。利用MODTRAN4模拟数据对算法精度进行验证,结果表明本文的改进算法和原算法的均方根误差RMSE分别为0.34K和0.65K。敏感性分析表明,在中等湿润的大气条件下,算法对大气水汽含量并不敏感。该算法降低了传感器观测角度带来的地表温度反演误差。利用2009年6月美国SURFRAD辐射观测网6个站点的实测数据对改进算法、原算法以及MOD11_L2地表温度产品进行了对比验证,RMSE分别是0.93K、1.49K和1.0K,表明本文算法可以提高反演精度。

基于通用分裂窗算法和Landsat-8数据的地表温度反演研究

基于通用分裂窗算法和Landsat-8数据开展地表温度(Land Surface Temperature,LST)反演研究。首先,使用MODTRAN和SeeBor V5数据库开展辐射传输模拟,建立LST与Landsat-8热红外传感器(Thermal InfraRed Sensor,TIRS)第10(10.9μm)和11波段(12.0μm)观测亮温、地表比辐射率(Land Surface Emissivities,LSEs)、观测角度和总可降水量(Total Precipitable Water,TPW)之间的关系。其次,对模拟数据进行分组,用多元线性回归求解算法系数,并进行敏感性分析。然后,从经过交叉辐射定标的晴空Landsat-8数据反演得到LST,其中LSEs从Landsat-8陆地成像仪(Operational Land Imager,OLI)数据估算,TPW从欧洲中尺度天气预报中心再分析数据提取。最后,用Terra卫星中分辨率成像光谱仪的LST/比辐射率产品(MOD11_L2 V5)对反演结果进行验证。该算法能够较精确地从Landsat-8数据反演LST,主要误差源自LSEs和TPW的不确定性,对LSEs和TPW纠正前后的误差分别为-0.64±0.81K和0.10±0.68K。

地表温度反演方法

选用分裂窗算法,采用两因素模型对吉林省西部MODIS数据进行了连续3年的地表温度反演。通过对MODIS数据波段选取,分别计算星上亮度温度,采用基于植被指数与地表分类相结合的方法得到地表比辐射率,根据MODIS数据计算得到大气水汽含量,利用大气辐射传输模型得到大气透过率,最后,通过分裂窗算法模型反演出地表温度。实验结果表明,该方法能够获得较合理的地表温度反演结果,对农业旱灾动态监测具有一定应用价值。

基于SST反演的鱼类迁徙预测

基于MODIS数据利用分裂窗算法对北大西洋苏格兰海域沿岸的水面温度进行反演,成功得到了跨度为21年的历史SST间断数据。运用基于时间序列的ARIMA预测模型,利用反演数据对未来50年的苏格兰海域SST进行预测,并结合鲱鱼与鲭鱼适宜生存的水温,预测出未来两种鱼类最有可能聚集的位置。捕鱼公司无法捕鱼的时间点最早可能在2045年,最晚可能在2056年,经过时间约25~36年。针对鱼群的迁徙路线判断出是否有部分鱼类进入他国领海,结合小型捕鱼公司的净利润判断其经营方式是否合适,并对公司选址位置进行分析,给出相应的战略建议。