GB/T 41534-2022 地表溫度遙感產(chǎn)品真實性檢驗（正式版）

ICS35.240.70GB/T41534—2022國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會GB/T41534—2022 I Ⅱ 3術(shù)語和定義 4基本要求 2 25.1檢驗方法概述 25.2檢驗方法選擇 2 3 56檢驗報告 96.1封面信息 96.2正文信息 6.3檢驗報告信息簡表 附錄A(規(guī)范性)點源尺度地表溫度相對真值獲取方法 附錄B(資料性)非均質(zhì)地表像元尺度地表溫度相對真值獲取方法 附錄C(資料性)輔助數(shù)據(jù)的獲取方法 附錄D(資料性)地表溫度遙感產(chǎn)品真實性檢驗不確定度誤差來源分析 附錄E(資料性)地表溫度遙感產(chǎn)品真實性檢驗報告信息簡表樣例 IGB/T41534—2022本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件由中國科學院提出。本文件由全國遙感技術(shù)標準化技術(shù)委員會(SAC/TC327)歸口。本文件起草單位：中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所、昆明理工大學、中國科學院地理科學與資源研究所、中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院、北京師范大學、河北地質(zhì)大學、國家衛(wèi)星氣象中心、GB/T41534—2022地表溫度是地球表層系統(tǒng)過程中一個非常重要的特征物理量，它體現(xiàn)了陸地、海洋和大氣之間相互作用的綜合結(jié)果，是研究地表和大氣之間物質(zhì)和能量交換、全球海洋環(huán)流、氣候變化異常等科學問題不可或缺的一個重要參數(shù)，涉及眾多基礎(chǔ)學科和重大應(yīng)用領(lǐng)域。利用熱紅外遙感數(shù)據(jù)可反演出空間和時本文件針對地表溫度遙感產(chǎn)品的真實性檢驗問題，結(jié)合國際上現(xiàn)有的各種地表溫度產(chǎn)品真實性檢品真實性檢驗方法和評價標準，使其在保證先進性的同時具有一定的可操作性和普適性，為地表溫度遙感產(chǎn)品的精度評價和不確定度分析提供統(tǒng)一的標準，作為與地表溫度遙感產(chǎn)品真實性檢驗相關(guān)的各行業(yè)共同標準，為推動我國對地觀測技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展提供技術(shù)支撐。本文件的發(fā)布機構(gòu)提請注意，聲明符合本文件時，可能涉及到附錄A中A.3與“一種非接觸式地表溫度測定儀及方法(ZL201711179814.6)”相關(guān)的專利的使用。本文件的發(fā)布機構(gòu)對于該專利的真實性、有效性和范圍無任何立場。該專利持有人已向本文件的發(fā)布機構(gòu)承諾，他愿意同任何申請人在合理且無歧視的條款和條件下，就專利授權(quán)許可進行談判。該專利持有人的聲明已在本文件的發(fā)布機構(gòu)備案。相關(guān)信息可以通過以下聯(lián)系方式獲得：專利持有人：中國科學院地理科學與資源研究所，中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所。地址：北京市朝陽區(qū)大屯路甲11號。請注意除上述專利外，本文件的某些內(nèi)容仍可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。1GB/T41534—2022地表溫度遙感產(chǎn)品真實性檢驗本文件適用于航空和航天遙感數(shù)據(jù)地表溫度反演產(chǎn)品的真實性檢驗。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文本文件。GB/T36296—2018遙感產(chǎn)品真實性檢驗導(dǎo)則GB/T39468—2020陸地定量遙感產(chǎn)品真實性檢驗通用方法3術(shù)語和定義3.5GB/T36296—2018、GB/T39468—2020界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。亮溫表征地[球]表[面]厚度等于穿透深度(范圍0.1～10倍波長)的表皮的綜合溫度。真實性檢驗validation通過獨立方法評價待檢遙感產(chǎn)品與客觀實際的吻合程度并分析其不確定度的過程。測試結(jié)果或測量結(jié)果與真值間的一致程度。2GB/T41534—20223.64基本要求地表溫度遙感產(chǎn)品真實性檢驗應(yīng)符合GB/T36296—2018中第7章的規(guī)定，并符合以下要求：a)參考對象的選取宜考慮不同下墊面、不同氣候條件，且應(yīng)有較長的時間序列(大于或等于一年);b)參考對象地表溫度值應(yīng)具有較大的動態(tài)取值范圍，包含高溫(310K)、中溫(290K)和低溫c)當待檢驗對象和參考對象之間存在空間尺度差異時，應(yīng)獲取與待檢驗對象空間尺度一致的地表溫度相對真值后再進行真實性檢驗；e)當待檢驗對象中異常值較大(方差大于3σ)或較多(大于樣本數(shù)的1/3)時，可用中值代替均值來表示待檢地表溫度遙感產(chǎn)品和參考地表溫度遙感產(chǎn)品間的準確度和不確定度；定各檢驗方法的可靠性。5檢驗方法a)直接檢驗法是直接利用載荷過境時刻的地面同步或準同步實測數(shù)據(jù)對地表溫度遙感產(chǎn)品進行b)交叉檢驗法是通過與精度已知的參考地表溫度遙感產(chǎn)品的比對分析，間接對待檢驗的地表溫度遙感產(chǎn)品進行檢驗與評估的方法，并給出待檢驗地表溫度遙感產(chǎn)品和參考地表溫度產(chǎn)品間的準確度和不確定度的統(tǒng)計指標；c)正向模型仿真檢驗法是通過與入瞳處載荷仿真模擬值的比對分析，間接對待檢驗的地表溫度遙感產(chǎn)品進行檢驗與評估的方法，并給出待檢驗地表溫度遙感產(chǎn)品的準確度和不確定度的統(tǒng)計指標；d)時空變化趨勢分析檢驗法是通過對待檢地表溫度遙感產(chǎn)品的時空變化特征和趨勢進行分析，間接對地表溫度遙感產(chǎn)品進行檢驗與評估的方法，并給出待檢驗地表溫度遙感產(chǎn)品的準確度和不確定度的統(tǒng)計指標。3GB/T41534—2022b)當缺乏或者難以獲取像元尺度地表溫度觀測數(shù)據(jù)，但存在或者可獲取質(zhì)量可靠，且具有代表性的像元尺度地表發(fā)射率數(shù)據(jù)和大氣廓線數(shù)據(jù)時，采用正向模型仿真檢驗法；c)當缺乏地面觀測數(shù)據(jù)，但存在其他質(zhì)量可靠的地表溫度遙感產(chǎn)品時，選擇交叉檢驗法；d)當同時缺乏地面觀測數(shù)據(jù)和其他質(zhì)量可靠的地表溫度遙感產(chǎn)品時，選擇時空變化趨勢分析檢驗法。5.3直接檢驗法5.3.1實施條件和要求直接檢驗法的實施條件和要求如下：a)應(yīng)具備地表溫度數(shù)據(jù)采集條件，且載荷過境時刻晴空無云，風力應(yīng)小于4級；b)驗證場地應(yīng)具有大于(3×3)個載荷像元對應(yīng)的地面面積，驗證場地的地表類型均質(zhì)或者地表類型簡單且分布已知的非均質(zhì)地表；c)驗證場應(yīng)相對地勢平坦，對于具有一定三維結(jié)構(gòu)的地類，如稀疏植被和壟狀分布的農(nóng)田等，宜考慮載荷過境時刻太陽導(dǎo)致的陰影效應(yīng)；d)樣本應(yīng)選擇溫度空間變異性(標準差)不高于0.5K的均一地表，例如湖面、海面、茂密植被e)樣點布設(shè)的地表溫度采集儀器觀測精度高且穩(wěn)定，周邊無明顯影響數(shù)據(jù)采集的大目標遮擋物；f)地表溫度測量宜采用全自動方式，并應(yīng)配套采集其他輔助數(shù)據(jù)，包括大氣下行輻射數(shù)據(jù)和地表發(fā)射率；其中，大氣下行輻射數(shù)據(jù)應(yīng)同步采集，地表發(fā)射率的測量時刻宜接近真實性檢驗時刻，且宜考慮地表發(fā)射率的時效性，樣本不應(yīng)發(fā)生降雨或者林火等改變發(fā)射率數(shù)值的事件；g)地表溫度的時間采樣間隔應(yīng)小于1min;特殊情況下，地表溫度觀測時間與載荷數(shù)據(jù)獲取時間的最大差值不應(yīng)超過30min;h)地表溫度采集儀器應(yīng)進行定標，且能溯源到國際單位制參考標準；定標精度的分析結(jié)果應(yīng)包括在真實性檢驗報告中；i)對于短期(小于6個月)的真實性檢驗，地表溫度采集儀器在試驗前后都應(yīng)進行定標；對于長期的真實性檢驗，紅外輻射計應(yīng)周期性(1次/6月)的進行輻射定標；j)宜同步觀測氣溫、氣壓、風和濕度等常規(guī)氣象要素，以配合選擇真實性檢驗的有效數(shù)據(jù)。5.3.2空間異質(zhì)性分析和空間抽樣方法空間異質(zhì)性分析和空間抽樣方法如下：a)空間異質(zhì)性的分析宜考慮高空間分辨率的地表溫度遙感產(chǎn)品或者其他輔助參量的空間分布特征，例如植被覆蓋度或者歸一化植被指數(shù)等，按照GB/T39468—2020中4.2的規(guī)定來確定樣本的異質(zhì)性；b)對于均質(zhì)地表，應(yīng)按照GB/T39468—2020中4.3.1a)的規(guī)定選擇隨機抽樣方法或系統(tǒng)抽樣方c)對于非均質(zhì)地表，宜考慮地表類型差異以及陰影的分布狀況，將樣點細分為若干相對均質(zhì)的子區(qū)域(端元),并按照GB/T39468—2020中4.3.1b)的規(guī)定選擇分層抽樣方法，對每個端元開展地面數(shù)據(jù)采集。5.3.3地表溫度相對真值的獲取方法地表溫度相對真值的獲取方法如下：a)點源尺度地表溫度相對真值的獲?。喊凑?.3.2的規(guī)定，在樣點上按照附錄A的規(guī)定獲取點源4GB/T41534—2022尺度地表溫度相對真值；設(shè)備采集的數(shù)據(jù)代表了觀測視場角內(nèi)的離地輻射，需結(jié)合配套的輔助設(shè)備獲取所需的地表溫度；b)像元尺度地表溫度相對真值的獲?。嚎紤]樣本的異質(zhì)性狀況，并結(jié)合點源尺度獲取的地表溫度相對真值來獲??；對于均質(zhì)地表，可直接采用單個采樣點獲取的地表溫度來表示，也可采用多個采樣點獲取的地表溫度的平均值來表示；對于非均質(zhì)地表，應(yīng)采用空間尺度擴展的方法(例如：面積加權(quán)平均法或者陸面過程模型法等)來確定像元尺度地表溫度相對真值，具體方法見附錄B。5.3.4檢驗操作流程檢驗流程應(yīng)符合GB/T36296—2018中8.1的規(guī)定，主要操作流程見圖1,具體步驟如下：a)驗證場地選擇：按照5.3.1的要求確定驗證場地；b)地表空間異質(zhì)性分析：按照5.3.2a)的規(guī)定，利用地表溫度采集儀器分析驗證場里待檢驗遙感像元的地表空間異質(zhì)性；c)地表溫度相對真值的獲取：結(jié)合地表空間異質(zhì)性分析結(jié)果，按照5.3.3的規(guī)定，分別獲取點源尺度相對真值和像元尺度相對真值；d)時空一致匹配點數(shù)據(jù)獲?。焊鶕?jù)待檢驗地表溫度遙感產(chǎn)品的獲取時間和位置，選擇對應(yīng)的地面實測的像元尺度地表溫度的相對真值；e)準確度評價：在像元尺度上，按GB/T36296—2018中6.1的準確度評價指標，定量表達地表溫度遙感產(chǎn)品的準確度，準確度評價指標至少應(yīng)包括均方根誤差、相關(guān)系數(shù)；f)不確定度分析：在像元尺度上，不確定度的來源分析見附錄D和GB/T39468—2020中第6章，按GB/T36296—2018中6.2規(guī)定的不確定度評價指標定量表達地表溫度遙感產(chǎn)品的不確定度，不確定度評價指標至少應(yīng)包括標準差。驗證場地選擇驗證場地選擇地表空問像元尺度相對真值時空一致匹配點數(shù)據(jù)狀取準確度評價不確定度分析待檢驗地表溫度遙感產(chǎn)品圖1直接檢驗法操作流程圖5GB/T41534—20225.4間接檢驗法交叉檢驗法的實施條件和要求如下：a)應(yīng)具備精度已知的其他來源的地表溫度遙感產(chǎn)品作為參考對象，且其包括完備的產(chǎn)品描述、云和質(zhì)量控制等標識；b)待檢驗和參考對象獲取的地表溫度產(chǎn)品應(yīng)在時間、空間和觀測天頂角上存在一定交集；c)同一地理位置篩選出的交叉驗證的匹配點對應(yīng)的觀測天頂角不應(yīng)大于45°,且應(yīng)具有相似的觀測條件，例如待檢驗和參考載荷的觀測天頂角差異小于10°,觀測時間差異小于10min;d)參考載荷和待檢驗載荷的空間分辨率有差異，且系統(tǒng)幾何定位精度可能不準確時應(yīng)進行像素聚合處理，將二種載荷反演的地表溫度遙感產(chǎn)品重采樣至更低一級的空間分辨率。檢驗流程應(yīng)符合GB/T36296—2018中8.2.1的規(guī)定，主要操作流程見圖2,具體步驟如下：a)數(shù)據(jù)提?。菏紫雀鶕?jù)云掩模和質(zhì)量標識，提取出待檢驗地表溫度產(chǎn)品和參考地表溫度產(chǎn)品具有較高質(zhì)量的地表溫度數(shù)據(jù)、坐標位置數(shù)據(jù)、觀測天頂角數(shù)據(jù)以及觀測時間數(shù)據(jù)；b)空間聚合判斷：根據(jù)待檢驗地表溫度產(chǎn)品與參考地表溫度產(chǎn)品的空間分辨率以及系統(tǒng)幾何定c)空間聚合：如果待檢驗地表溫度產(chǎn)品和參考地表溫度產(chǎn)品的空間分辨率不一致，或者待檢驗地表溫度產(chǎn)品的系統(tǒng)幾何定位精度低于參考地表溫度產(chǎn)品的空間分辨率時，則應(yīng)對分別從待檢驗和參考地表溫度產(chǎn)品提取出來的地表溫度數(shù)據(jù)、坐標位置數(shù)據(jù)、觀測天頂角數(shù)據(jù)、觀測時間數(shù)據(jù)進行空間聚合處理，如采用算數(shù)平均法；d)匹配點篩選：挑選出觀測天頂角不大于45°,且具有相似的觀測條件的匹配點，如觀測天頂角差小于10°,觀測時間差小于10min;f)不確定度分析：在像元尺度上，按GB/T36296—2018中6.2的不確定度評價指標，同時考慮參考地表溫度產(chǎn)品的質(zhì)量控制標識，定量表達地表溫度遙感產(chǎn)品的不確定度，不確定度評價指標至少應(yīng)包括標準差。6GB/T41534—2022待檢驗地表溫度待檢驗地表溫度遙感產(chǎn)品數(shù)據(jù)提取否匹配點篩選準確度評價不確定度分析參考地表溫度遙感產(chǎn)品空問聚合是圖2交叉檢驗法操作流程圖5.4.2正向模型仿真檢驗法正向模型仿真檢驗法實施條件和要求如下：a)應(yīng)具備地表發(fā)射率和大氣廓線數(shù)據(jù)采集條件，且載荷過境時刻晴空無云；b)場地的地表類型應(yīng)簡單且分布已知；c)應(yīng)利用相關(guān)儀器直接采集大氣廓線，其中大氣廓線與待檢驗地表溫度遙感產(chǎn)品兩者獲取的時間間隔不應(yīng)超過10min,兩者距離的空間位置不應(yīng)超過10km;d)宜考慮地表類型差異，采集不同地類的發(fā)射率，像元尺度地表發(fā)射率為不同地類發(fā)射率的面積加權(quán)值；e)地表發(fā)射率的采集時刻宜接近載荷過境時刻，且宜考慮地表發(fā)射率的時效性，樣區(qū)不應(yīng)發(fā)生降雨或者林火等改變發(fā)射率數(shù)值的事件；f)宜同步觀測氣溫、氣壓、風和濕度等常規(guī)氣象要素，以配g)應(yīng)對大氣廓線的適用性進行質(zhì)量評估，例如通過比較具有不同吸收特征的相鄰兩通道的實測亮度溫度與模擬仿真亮度溫度之間的亮溫差值來判斷大氣廓線的可靠性；h)應(yīng)在真實性檢驗報告中明確檢驗所用的大氣輻射傳輸模型的模式，即逐線積分模式或者譜帶模式。5.4.2.2像元尺度地表溫度相對真值的獲取方法利用成熟的大氣輻射傳輸模型，將待檢驗地表溫度遙感產(chǎn)品、采集的載荷過境時刻大氣廓線數(shù)據(jù)、地表發(fā)射率、衛(wèi)星觀測角度以及通道響應(yīng)函數(shù)作為正向仿真模擬的輸入?yún)?shù)，模擬出大氣層頂載荷入瞳處的亮度溫度。通過比對模擬仿真值與載荷實際觀測值，如有差異則不斷調(diào)整輸入的地表溫度值，循環(huán)迭代，直到兩者一致，調(diào)整后的最終地表溫度則是像元尺度地表溫度的相對真值。具體計算過程見7GB/T41534—2022待檢驗地表溫度遙感產(chǎn)品迭代初值地表溫度否是否相等是大氣輻射傳輸模型圖3基于正向模型仿真檢驗法的像元尺度地表溫度相對真值確定示意圖檢驗流程應(yīng)符合GB/T36296—2018中8.2.2的規(guī)定，主要操作流程見圖4,具體步驟如下：a)像元尺度地表溫度相對真值獲?。翰杉d荷過境時刻大氣廓線和地表發(fā)射率，利用成熟的大氣輻射傳輸模型，按照5.4.2.2的規(guī)定，獲取像元尺度的地表溫度相對真值；b)大氣廓線適用性評估：通過比較實測亮度溫度與模擬仿真亮度溫度之間在具有不同吸收特征的兩相鄰?fù)ǖ赖牧翜夭畹牟钪祦砼袛啻髿饫€的可靠性，如果亮溫差的差值小于給定的閾值，如0.3K或者0.5K,則大氣廓線能準確代表載荷過境時刻的大氣狀況；c)時空匹配數(shù)據(jù)選擇：根據(jù)大氣廓線適用性評估的結(jié)果，刪除大氣廓線無法準確表達載荷過境時刻的數(shù)據(jù)，從待檢驗地表溫度遙感產(chǎn)品和像元尺度地表溫度相對真值中選擇對應(yīng)的時空匹配數(shù)據(jù)；e)不確定度分析：按照5.3.4f)的要求分析不確定度。8GB/T41534—2022像元尺度地表溫度像元尺度地表溫度和對真值獲取待檢驗地表溫度遙感產(chǎn)品時空匹配數(shù)據(jù)選擇準確度評價圖4正向模型仿真檢驗法操作流程圖時空變化趨勢分析檢驗法的實施條件和要求如下：a)具備不同區(qū)域或者全球范圍的待檢驗地表溫度遙感產(chǎn)品，或者具備長時間序列的待檢驗地表溫度遙感產(chǎn)品；b)具備待檢驗地表溫度遙感產(chǎn)品時空變化趨勢的先驗知識，或者具備與待檢驗地表溫度有相同時間或者空間尺度，有一定相關(guān)性，且質(zhì)量有保障的其他地表特征參數(shù)，如空氣溫度、植被指檢驗流程應(yīng)符合GB/T36296—2018中8.2.3的規(guī)定，主要操作流程見圖5,具體步驟如下：a)時空變化趨勢分析：分別對待檢地表溫度遙感產(chǎn)品和對應(yīng)的地表溫度影響因子(如空氣溫度、植被指數(shù)和葉面積指數(shù)等)進行時間變化或空間變化趨勢分析，可按GB/T36296—2018中8.2.3的規(guī)定，在一定時空范圍內(nèi)獲取它們的時空變化規(guī)律；b)變化趨勢比對：將分析獲得的地表溫度遙感產(chǎn)品的時空變化規(guī)律與地表溫度遙感產(chǎn)品的時空變化趨勢的先驗知識，或者與地表溫度影響因子的時空變化規(guī)律相比較，分析待檢驗地表溫度遙感產(chǎn)品時空分布趨勢的合理性；d)不確定度分析：不確定度的來源分析見GB/T39468—2020中第6章，按GB/T36296—2018中6.2的不確定度評價指標，定量表達地表溫度遙感產(chǎn)品的不確定度，不確定度評價指標至少應(yīng)包括標準差。9GB/T41534—2022待檢驗地表溫度待檢驗地表溫度遙感產(chǎn)品村空變化趨勢分析地表溫度的時空變化趨勢影響因子的時空變化趨勢變化趨勢比對準確度評價不確定度分析地表溫度的影響因子6檢驗報告a)檢驗報告編號；b)檢驗報告名稱；d)檢驗核對人；e)檢驗簽發(fā)人；f)檢驗單位；g)送檢單位；h)檢驗時間。b)產(chǎn)品主要算法以及算法的優(yōu)缺點。b)驗證數(shù)據(jù)集的處理與質(zhì)量控制；c)驗證數(shù)據(jù)集的適用性。GB/T41534—2022a)檢驗方法概述；b)檢驗流程；c)檢驗中的注意事項；d)檢驗結(jié)果的評價指標；e)檢驗過程的記錄要求；f)檢驗結(jié)果的存檔。d)對產(chǎn)品的評價與建議：通過對各項指標的評價和分析，給出所檢驗地表溫度產(chǎn)品中存在的誤對地表溫度遙感產(chǎn)品真實性檢驗過程中的非常規(guī)問題進行說明與描述。待檢驗地表溫度遙感產(chǎn)品的檢驗報告信息簡表的編制見GB/T36296—2018中的附錄D,樣例見附錄E。GB/T41534—2022(規(guī)范性)點源尺度地表溫度相對真值獲取方法A.1基于紅外輻射計的獲取方法紅外輻射計通過探測某一特定方向的離開物體表面的紅外輻射，并結(jié)合地表發(fā)射率和大氣下行輻射，實現(xiàn)目標物表面溫度的獲取。紅外輻射計的觀測波長范圍一般為熱紅外譜段較窄的大氣窗口區(qū)，例等?；诩t外輻射計的點源尺度的地表溫度按公式(A.1)估算：STground=B;1{[Lground,;一(1—E;)·Ldown.;]/e;}………………(A.1)式中：獲取的點源尺度地表溫度，單位為開爾文(K);B-1——普朗克函數(shù)對應(yīng)窄波段i的逆函數(shù)；Lground.;——紅外輻射計測量獲取的窄波段i的紅外輻射亮度，單位為瓦每平方米球面度微米E;——窄波段i的地表發(fā)射率；Ldown.;——對應(yīng)的窄波段i的大氣下行和周圍環(huán)境下行的輻射亮度，單位為瓦每平方米球面度微米[W/(m2·sr·μm)]。A.2基于長波輻射表的獲取方法長波輻射表通過探測半球出射的離開物體表面的長波輻射能，并結(jié)合地表發(fā)射率和大氣下行長波輻射照度，實現(xiàn)目標物表面溫度的獲取。長波輻射表的觀測波長范圍一般為較寬的長波區(qū)，例如3.5μm～50μm。觀測視場范圍隨儀器架設(shè)的高度變化，一般為10m～100m不等。基于長波輻射表的點源尺度的地表溫度按公式(A.2)估算：STround={[Rground—(1—∈)·Rdown]/(E·σ)}1/4……(A.2)式中：長波輻射表測量獲取的寬波段的目標表面上行長波輻射照度，單位為瓦每平方米E——寬波段的地表發(fā)射率；Rdown——長波輻射表測量獲取的寬波段的大氣下行長波輻射照度，單位為瓦每平方米(W/m2);σ-—是斯特藩-玻耳茲曼常數(shù)，取值為5.670374419×10-?W/(m2·K?)。A.3結(jié)合紅外輻射計與長波輻射表的獲取方法利用紅外輻射計獲取某一特定方向的離開物體表面的紅外輻射，同時利用長波輻射表獲取大氣下行長波輻射照度，并利用經(jīng)驗統(tǒng)計關(guān)系進行紅外輻射計和長波輻射表的光譜匹配，結(jié)合地表發(fā)射率來實現(xiàn)目標物表面溫度的獲取。結(jié)合紅外輻射計與長波輻射表的點源尺度的地表溫度按公式(A.3)估算：其中ST?見公式(A.4),ST?見公式(A.5),Lap,;見公式(A.6),Lap.;2見公式(A.7):GB/T41534—2022ST?=B;1{[Lground,i—(1—Emax)·(a·Rdown十b)]/emax}………………(A.4)ST?=B;1{[Lground,;一(1—εmin)·(a·Rdown十b)]/emin}………………(A.5)式中：ST?———按照窄通道內(nèi)最大地表發(fā)射率設(shè)定的地表溫度參考錨點值，單位為開爾文(K);ST?——按照窄通道內(nèi)最小地表發(fā)射率設(shè)定的地表溫度參考錨點值，單位為開爾文(K);Lap.i1——對應(yīng)地表溫度參考錨點值ST?的地表離地輻射亮度參考錨點值，單位為瓦每平方米球面度微米[W/(m2·sr·μm)];Lap.;2——對應(yīng)地表溫度參考錨點值ST?的地表離地輻射亮度參考錨點值，單位為瓦每平方米球面度微米[W/(m2·sr·μm)];Rdown——長波輻射表測量獲取的寬波段的大氣下行長波輻射照度，單位為瓦每平方米(W/m2);a——長波凈輻射表寬波段的輻射照度轉(zhuǎn)換至對應(yīng)紅外輻射計窄波段i的輻射亮度的斜率；b——長波凈輻射表寬波段的輻射照度轉(zhuǎn)換至對應(yīng)紅外輻射計窄波段i的輻射亮度的截距；Emax——窄波段內(nèi)的地表發(fā)射率最大值；Emin——窄波段內(nèi)的地表發(fā)射率最小值；λ?——紅外輻射計窄波段通道響應(yīng)函數(shù)的起始波長，單位為微米(μm);λ——紅外輻射計窄波段通道響應(yīng)函數(shù)的截止波長，單位為微米(μm);ex——窄波段內(nèi)在波長λ處的地表發(fā)射率；Bx——波長λ處的普朗克函數(shù)；f(λ)——紅外輻射計窄波段的通道響應(yīng)函數(shù)。GB/T41534—2022(資料性)非均質(zhì)地表像元尺度地表溫度相對真值獲取方法B.1面積加權(quán)平均方法對于非均質(zhì)地表，宜考慮地表類型差異以及陰影的分布狀況，結(jié)合高空間分辨率的遙感產(chǎn)品(如葉面積指數(shù)、植被覆蓋度和地面反射率等)或者熱像儀等設(shè)備獲取的高空間分辨率的地表亮溫數(shù)據(jù)，將樣區(qū)細分為若干相對均質(zhì)的子區(qū)域(端元),采用分層抽樣方法在不同端元采集點源尺度地表溫度相對真值以及對應(yīng)的地表發(fā)射率，通過面積加權(quán)的方式獲取像元尺度的等效輻射亮度以及等效地表發(fā)射率，最后反算出像元尺度的地表溫度相對真值，按公式(B.1)估算：……(B.1)式中：Bx1——普朗克函數(shù)在波長λ處的逆函數(shù)；N端元的個數(shù)；Ex.i——第i個端元在波段λ處的地表發(fā)射率；STground.i——獲取的第i個端元的點源尺度的地表溫度相對真值，單位為開爾文(K);S;——歸一化后的端元組分比率；<ex>——在波段λ處像元尺度等效的地表發(fā)射率，按公式(B.2)估算：…………(B.2)B.2陸面過程模型法陸面過程模型具有嚴格物理機理，能夠?qū)㈥憵庵g能量、水分和碳交換有機耦合在一起，準確的描述控制陸地表面發(fā)生的各種動量、熱量及水分等交換的過程。通過實測的地面局地大氣強迫數(shù)據(jù)(如大氣溫度、相對濕度、地表風速、地表短波輻射和地表長波輻射等),并結(jié)合高空間分辨率的遙感產(chǎn)品(如葉面積指數(shù)、植被覆蓋度和地面反射率等),驅(qū)動陸面過程模型即可對單個像元內(nèi)不同地類的溫度進行表征，由此就可結(jié)合面積加權(quán)平均的方法獲取像元尺度地表溫度的相對真值。在采用陸面過程模型法對像元尺度地表溫度相對真值進行估算的時候，首先需要對陸面過程模型進行率定，以保證其模擬各個端元地表溫度的準確性。GB/T41534—2022(資料性)輔助數(shù)據(jù)的獲取方法C.1地表發(fā)射率地表發(fā)射率的獲取方法主要包括以下三種：a)實驗室測量：如根據(jù)能量守恒定律及基爾霍夫定律，將已知強度的輻射能投射到被測的不透明樣本表面上，并用積分球反射計測出表面反射能量，即可求得樣本的反射率，進而計算發(fā)射b)外場單蓋或雙蓋發(fā)射率箱體法：如通過箱體蓋子的打開或者關(guān)閉的方式來改變環(huán)境輻射，利用多次觀測(二次測量或者四次測量)構(gòu)建的方程組來直接求解發(fā)射率；c)多光譜或者高光譜地表溫度和發(fā)射率分離法：如基于目標發(fā)射率波譜形狀建立發(fā)射率關(guān)系模型以增加方程個數(shù)，利用多光譜或者高光譜觀測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)地表溫度和發(fā)射率的分離，進而獲取地表發(fā)射率。第一種方法對樣本結(jié)構(gòu)進行了破壞，會導(dǎo)致一定的不確定度，宜優(yōu)先選擇第二種或者第三種方法。C.2大氣下行輻射亮度大氣下行輻射亮度的獲取方法主要包括以下三種：a)外場采用架設(shè)紅外輻射計的方法，其觀測天頂角為近似53°;b)外場采用反射率已知的漫反射板的方法，通過同步測量漫反射板的溫度，結(jié)合輻射傳輸模型反算大氣下行輻射亮度；c)采用大氣再分析數(shù)據(jù)(如：歐洲中期天氣預(yù)報中心，EuropeanCentreforMedium-RangeWeatherForecasts,ECMWF或者美國氣象環(huán)境預(yù)報中心，NationalCentersforEnvironmentalPrediction,NCEP等)或者大氣廓線數(shù)據(jù)，通過輻射傳輸模型進行估算。對于長期的真實性檢驗，宜采用第一種和第三種方法；對于晴空無云以及半球無遮擋的情況，三種方法獲取的大氣下行輻射亮度精度相當。其他情況下，由于第三種方法存在一定不確定度，因此優(yōu)先采用第一種或者第二種方法。C.3大氣下行長波輻射照度大氣下行長波輻射照度的獲取方法主要包括以下三種：a)外場對著天空架設(shè)長波輻射表直接進行測量；b)采用大氣再分析數(shù)據(jù)(如：ECMWF或者NCEP等)或者大氣廓線數(shù)據(jù)，通過輻射傳輸模型進行估算；c)采用外場氣象臺站測量的大氣溫度和大氣濕度進行估算。對于晴空無云以及半球無遮擋的情況，三種方法獲取的大氣下行輻射精度相當。其他情況下，由于后兩種方法存在一定不確定度，因此優(yōu)先采用第一種方法。C.4大氣廓線大氣廓線的獲取方法主要包括以下三種：a)利用無線電探空儀直接進行采集；c)通過提取大氣再分析數(shù)據(jù)的方法獲取，其中大氣再分析數(shù)據(jù)可以選擇ECMWF或者NCEP等。GB/T41534—2022(資料性)準化測量規(guī)范予以減弱。預(yù)處理中幾何校正精確程度和空間均勻性程度而不同，可通過幾何精校正和選擇均勻驗證場地