基于MODIS数据的近地表气温估算-论文.pdf

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1、第38卷第1期气象与环境科学Vo1．38NO．12015年2月MeteorologicalandEnvironmentalSciencesFeb．20l5基于MODIS数据的近地表气温估算徐伟燕，孙睿，金志凤，胡波’'’(1．遥感科学国家重点实验室，北京100875；2．北京师范大学地理学与遥感科学学院，北京100875；3．环境遥感与数字城市北京市重点实验室，北京100875；4．浙江省气候中心，杭州310017；5．宁波市气象局，浙江宁波315012)摘要：气温是各种植物生理、水文、环境等模型中一个非常重要的近地表

2、气象参数，多年来气温数据均以气象站点资料插值得到。近年来，卫星遥感数据被用于气温估算，且精度不断提高。为研究基于MODIS数据的近地表气温估算方法，以浙江省为研究区域，利用33个站点2011年逐日每10min一次的自动气象站气温观测数据和MODIS地表温度产品及参数因子，建立了MODIS地表温度和地面观测的气温的线性关系，同时通过考虑归一化植被指数、水汽压、地表反照率、高程4个影响因子，得出了卫星过境时刻MODIS地表温度和气温的多因子估算模型；利用Zak~ek等提出的基于能量平衡的遥感模型进行了气温估算，并采用多元回

3、归分析法对该模型重新进行了拟合，得到近地表气温。结果表明：三种方法的决定系数分别为0．87、0．94、0．90，均方根误差RMSE分别为3．35℃、2．31℃、2．78℃，多因子估算模型得到的结果最好。同时对其分白天和夜间进行检验，二者的RMSE分别为2．27℃、1．93℃，夜间精度比白天高。对于季节的变化，秋季估算结果最好，春季次之，冬季稍差，夏季最差。关键词：近地表气温；MODIS；地表温度；遥感中图分类号：TP79；P423．7文献标识码：A文章编号：1673—7148(2015)01—0001—06料更理想的空

4、间异质度信息。近年来遥感数据已被引言用于近地表气温估算。由于地表温度与空气温度之气温是描述环境条件的重要参数，也是气象观间具有很好的相关性，因此，基于遥感地表温度的线测资料中基本的观测项之一。气温直接影响植物的性回归方程被用于估算空气温度；而风速、ND—光合作用、呼吸作用和陆地表面蒸散过程。准确地VI和高程等参数的添加能有效提升气温估算精获取近地表气温高分辨率的时空分布对于更好地理度；其他方法也被用于气温估算，如神经网络法解陆地表面过程和研究全球变化等都显得非常将遥感地表温度、高程、经纬度、太阳天顶角等作为重要。输入数

5、据，输出近地表气温；温度一植被指数由于受到纬度、海拔、植被及土壤湿度等时空多方法(Temperature—VegetationIndex，TVX)被用于获变要素的影响，气温的时空分布模式很复杂。多年取卫星过境时刻空气温度和日最高空气温度；来气温数据多以离散的常规气象站观测为主，连续Pape、Saeed、Hou”等基于能量平衡法构建了近分布的格点气温数据则由站点资料插值得到。由于地表气温估算模型。以前气象台站人工观测的气温气象站点分布不均匀，部分人烟稀少地区甚至根本数据一天4次，时问分辨率低，很难达到星地同步数没有气象观

6、测站，因此气温插值难免存在较大误据分析，自动气象站的普及为星地同步数据分析提差“。相对于气象站点实测数据，遥感图像数据供了可能。本文以浙江省为例，通过分析MODIS地具有更好的空间覆盖性。卫星遥感能够提供大范围表温度与每10min一次的自动气象站气温观测数空间上连续的地表和大气信息，提供比气象观测资据间的关系，建立卫星过境时刻近地表气温估算模收稿日期：2014—01—17；修订日期：2014—11—14基金项目：公益性行业(气象)科研专项(GYHY201306037)资助作者简介：徐伟燕(1989一)，女，吉林扶余人，

7、硕士研究生，从事气温遥感估算研究．E-mail：xwydancemusic@l63．com通讯作者：孙睿(1970-)，男，甘肃通渭人，教授，从事生态环境遥感研究E—mail：sunrui@bnu．edu．en2气象与环境科学第38卷型，同时分别采用白天和夜间及不同季节的数据进1．3数据预处理行分析，为地面观测数据由点到面的扩展提供理论采用MODIS投影转换工具MRT对MODIS数基础，有助于实现气温的时空连续获取及能量交换、据产品进行拼接和投影转换，根据影像质量对遥感蒸散发等的估算。数据进行筛选，只使用晴空且质量最好

8、的数据，其中地表温度影像42幅，植被指数影像21幅，地表反照l研究区域与研究数据率影像28幅，气溶胶光学厚度影像12幅。提取出1．I研究区域概况气象站点处的地表温度、植被指数、地表反照率等因浙江省地处中国东南沿海、长江三角洲南翼，北子及对应的卫星过境时间，从自动气象站观测数据与上海、江苏接壤并共同构成长三角经济圈，东临东中提取卫星