基于劈窗算法的地表温度反演.ppt

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1、基于劈窗算法的地表温度反演汇报人：学院：学号：研究理论地表温度反演通过热红外遥感反演地表温度的算法一般根据热辐射方程建立，若通过辐射传输方程的方法直接计算地表温度，不仅需要剔除大气作用的影响，还需要考虑地表比辐射的影响。基于热红外通道建立的热辐射方程，除了大气参数需要估计外，地表的比辐射率和地表温度都是未知的，故建立的方程数小于需求解的未知数，这就说明地表温度是遥感反演中属于典型的“病态”的反演问题。研究理论劈窗算法劈窗算法利用10～13μm大气窗口内，两个相邻热红外通道（一般为10.5～11.5μm、11.5～12.5μm）对大气吸收作用的不同，通过两个通道测量值的各种组合来剔除大气

2、的影响,进行大气和地表比辐射率的修正。劈窗算法是最早是基于AVHRR数据，当然该方法通过一定的参数调整后同样适于MODIS数据。其中：是地表温度；和分别是热通道i和j的亮度温度；、和是参数，由大气透过率和地表比辐射率等因子确定，不同算法它们的值各不相同。研究背景参考文献《基于Landsat-8数据和劈窗算法的地表温度反演及城市热岛效应研究》作者：宋挺等2014年10月发表于《环境监控与预警》研究背景数据源Landsat8OLI数据：3、4、5、6波段TIRS数据：10、11波段MODIS数据计算大气水分含量、大气透过率等参数实测水温数据用于精度和敏感性分析与评价研究背景数据源Lands

3、at-8（第10和11波段）与MODIS热红外波段（31和32波段）数据对比研究方法工作流程Landsat-8地表温度反演与热岛效应分级评价流程研究方法构建地表热辐射传输方程大气上行辐射大气下行辐射地物反射的大气下行辐射同温黑体出射度地物出射度大气透射率地表比辐射率基尔霍夫定律表明，地物地表辐射率等于其辐射吸收率上行辐射下行辐射地物辐射地物反射研究方法构建地表热辐射传输方程研究方法构建地表热辐射传输方程定义系数，令：将Landsat-8数据的10和11波段数据代入，即可得到一个方程组。研究方法构建地表热辐射传输方程其中：代入普朗克辐射函数线性展开式，得到如下反演地表温度公式，即所要推导

4、的劈窗算法：、、为热红外数据的反演回归系数，不同温度环境下系数不同。研究结果无锡市地表温度反演计算亮度温度、地表比辐射率、大气透过率等参数，通过无锡市Landsat-8数据反演得到地表温度数据。2014年3月16Landsat-8数据地温反演结果与MODIS地温产品对比研究结果无锡市地表温度反演基于Landsat-8影像反演得出的LST与MODIS地温产品与实测数据比对结果（单位：K）方法重现参数计算·大气透过率原文作者通过MODIS第2波段，第19波段数据反演大气水含量，再通过大气模拟来确定大气透过率。方法重现参数计算·比辐射率作者研究区包含多种类型地物，需要借助决策树算法进行分类，

5、再计算地表比辐射率。重现数据地物主要为森林及农作物，可以视为自然表面，求算地面比辐射率。方法重现参数计算·比辐射率基于Band4、5计算NDVI基于NDVI计算植被覆盖度方法重现参数计算·比辐射率基于NDVI计算植被温度比率（左）和土壤温度比率（右）方法重现参数计算·比辐射率基于植被覆盖度，植被/土壤温度比率计算Band10（左）和Band11（右）地表比辐射率方法重现参数计算·辐射亮温亮度温度（亮温）是指辐射出与观测物体相等辐射量的黑体的温度。计算公式为：其中：、为常量，由该波段中心波长确定。将影像像元亮度值标定位进行计算。方法重现参数计算·辐射亮温Band10亮温Band11亮温方

6、法重现建立方程根据计算的各项参数，建立劈窗算法方程，求算研究区地表温度。总结讨论总结与发现结果表明，基于Landsat-8数据的劈窗算法误差＜1K，比MODIS温度产品更为接近地面实测的水温数据。文中进一步对劈窗算法涉及的关键输入参数(大气水汽含量和地表比辐射率)进行了敏感性分析。结果表明，在正常的大气水汽含量和地表比辐射率变化的情况下，其误差较低(1K左右)。利用Landsat-8进行劈窗算法反演地表温度，具备较高的精度，可满足大多数研究应用需求。谢谢观看！