基于劈窗算法的地表溫度反演

1、基于劈窗算法的地表溫度反演匯報(bào)人： 學(xué) 院： 學(xué) 號： 研究理論地表溫度反演通過熱紅外遙感反演地表溫度的算法一般根據(jù) 熱輻射方程 建立，若通過輻射傳輸方程的方法直接計(jì)算地表溫度，不僅需要剔除大氣作用的影響，還需要考慮地表比輻射的影響?；跓峒t外通道建立的熱輻射方程，除了大氣參數(shù)需要估計(jì)外，地表的比輻射率和地表溫度都是未知的，故建立的方程數(shù)小于需求解的未知數(shù)，這就說明地表溫度是遙感反演中屬于典型的“病態(tài)”的反演問題。研究理論劈窗算法劈窗算法 利用1013m大氣窗口內(nèi)，兩個(gè)相鄰熱紅外通道（一般為10.511.5m、11.512.5m）對大氣吸收作用的不同，通過兩個(gè)通道測量值的各種組合來剔除大氣的影

2、響,進(jìn)行大氣和地表比輻射率的修正。劈窗算法是最早是基于 AVHRR 數(shù)據(jù)，當(dāng)然該方法通過一定的參數(shù)調(diào)整后同樣適于 MODIS 數(shù)據(jù)。研究背景參考文獻(xiàn)基于 Landsat-8 數(shù)據(jù)和劈窗算法的地表溫度反演及城市熱島效應(yīng)研究作者：宋挺等2014年10月 發(fā)表于環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警研究背景數(shù)據(jù)源Landsat 8OLI 數(shù)據(jù)： 3、4、5、6 波段TIRS數(shù)據(jù)： 10、11 波段MODIS數(shù)據(jù)計(jì)算大氣水分含量、大氣透過率等參數(shù)實(shí)測水溫?cái)?shù)據(jù)用于精度和敏感性分析與評價(jià)研究背景數(shù)據(jù)源Landsat-8（第 10和 11波段）與 MODIS熱紅外波段（31 和 32 波段）數(shù)據(jù)對比研究方法工作流程Landsat-

3、8地表溫度反演與熱島效應(yīng)分級評價(jià)流程研究方法構(gòu)建地表熱輻射傳輸方程大氣上行輻射大氣下行輻射地物反射的大氣下行輻射同溫黑體出射度地物出射度大氣透射率地表比輻射率基爾霍夫定律表明，地物地表輻射率等于其輻射吸收率上行輻射下行輻射地物輻射地物反射研究方法構(gòu)建地表熱輻射傳輸方程研究方法構(gòu)建地表熱輻射傳輸方程定義系數(shù)，令：將Landsat-8數(shù)據(jù)的10和11波段數(shù)據(jù)代入，即可得到一個(gè)方程組。研究方法構(gòu)建地表熱輻射傳輸方程其中：代入普朗克輻射函數(shù)線性展開式，得到如下反演地表溫度公式，即所要推導(dǎo)的劈窗算法：研究結(jié)果無錫市地表溫度反演計(jì)算亮度溫度、地表比輻射率、大氣透過率等參數(shù)，通過無錫市Landsat-8數(shù)據(jù)

4、反演得到地表溫度數(shù)據(jù)。2014年3月16Landsat-8數(shù)據(jù)地溫反演結(jié)果與MODIS地溫產(chǎn)品對比研究結(jié)果無錫市地表溫度反演基于Landsat-8影像反演得出的LST與MODIS地溫產(chǎn)品與實(shí)測數(shù)據(jù)比對結(jié)果 （單位：K）方法重現(xiàn)參數(shù)計(jì)算大氣透過率 原文作者通過MODIS第2波段，第19波段數(shù)據(jù)反演大氣水含量，再通過大氣模擬來確定大氣透過率。方法重現(xiàn)參數(shù)計(jì)算比輻射率 作者研究區(qū)包含多種類型地物，需要借助決策樹算法進(jìn)行分類，再計(jì)算地表比輻射率。 重現(xiàn)數(shù)據(jù)地物主要為森林及農(nóng)作物，可以視為自然表面，求算地面比輻射率。方法重現(xiàn)參數(shù)計(jì)算比輻射率基于Band4、5計(jì)算NDVI基于NDVI計(jì)算植被覆蓋度方法重現(xiàn)

5、參數(shù)計(jì)算比輻射率基于NDVI計(jì)算植被溫度比率（左）和土壤溫度比率（右）方法重現(xiàn)參數(shù)計(jì)算比輻射率基于植被覆蓋度，植被/土壤溫度比率計(jì)算Band10（左）和Band11（右）地表比輻射率方法重現(xiàn)參數(shù)計(jì)算輻射亮溫 亮度溫度（亮溫） 是指輻射出與觀測物體相等輻射量的黑體的溫度。 計(jì)算公式為：方法重現(xiàn)參數(shù)計(jì)算輻射亮溫Band10 亮溫Band11 亮溫方法重現(xiàn)建立方程 根據(jù)計(jì)算的各項(xiàng)參數(shù)，建立劈窗算法方程，求算研究區(qū)地表溫度?？偨Y(jié)討論總結(jié)與發(fā)現(xiàn)結(jié)果表明，基于 Landsat-8 數(shù)據(jù)的劈窗算法誤差1K，比MODIS溫度產(chǎn)品更為接近地面實(shí)測的水溫?cái)?shù)據(jù)。文中進(jìn)一步對劈窗算法涉及的關(guān)鍵輸入?yún)?shù)( 大氣水汽含量和地表比輻射率) 進(jìn)行了敏感性分析。結(jié)果表明，在正常的大氣水汽含