基于地面場景建模的像元尺度地表溫度模擬研究.pdf

1、遙感反演的地表溫度作為許多陸面過程模型重要且敏感的輸入?yún)?shù)，廣泛應(yīng)用于天氣預(yù)報(bào)、林火監(jiān)測、凍害監(jiān)測、水資源利用和城市氣候監(jiān)測等方面。驗(yàn)證遙感反演的地表溫度的精度、量化其誤差，不僅有利于遙感算法的改進(jìn)，同時(shí)為遙感產(chǎn)品的深入應(yīng)用提供支持。由于異質(zhì)性下墊面站點(diǎn)實(shí)測數(shù)據(jù)與遙感產(chǎn)品存在尺度不匹配、觀測方式差異等問題，地面實(shí)測值直接作為驗(yàn)證的“真值”可能存在較大誤差。本文以黑河下游試驗(yàn)區(qū)為研究對(duì)象，考慮太陽光照方向-地面-傳感器觀測方向幾何關(guān)系以及

2、空間異質(zhì)性等，構(gòu)建地面場景模型用以模擬目標(biāo)像元LST，實(shí)現(xiàn)地面單點(diǎn)測量值向目標(biāo)像元尺度LST的轉(zhuǎn)換。
　　本文以黑河流域下游四道橋試驗(yàn)區(qū)為研究區(qū)，于2014年7~8月和2016年7月，在混合林站、胡楊站和超級(jí)站樣方內(nèi)開展地面三維結(jié)構(gòu)參數(shù)和地表熱輻射觀測試驗(yàn)。分別通過地面站點(diǎn)數(shù)據(jù)和機(jī)載航空數(shù)據(jù)兩種方式構(gòu)建場景模型，模擬了四分量凈輻射傳感器視場內(nèi)的地表溫度?；诘孛嬲军c(diǎn)數(shù)據(jù)構(gòu)建真實(shí)三維場景模型將傳感器視場所在地面簡化為平面，樹冠簡化為

3、橢球體，模擬光照和觀測方向，獲取傳感器組分比例。利用熱像儀和紅外輻射計(jì)實(shí)測地物輻射溫度，經(jīng)過儀器定標(biāo)、大氣校正等處理后得到模型組分溫度。然而，獲取大范圍地面數(shù)據(jù)存在一定的困難。因此，利用機(jī)載航空數(shù)據(jù)構(gòu)建基于航空數(shù)據(jù)的地面場景模型。利用機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)構(gòu)建地表三維場景。利用機(jī)載熱像儀獲取地表組分溫度。原始機(jī)載熱像儀數(shù)據(jù)進(jìn)行航帶劃分、航帶拼接、航帶大氣校正計(jì)算后得到機(jī)載地表溫度數(shù)據(jù)?；诘孛鎸?shí)測數(shù)據(jù)建模的結(jié)果表明，采用熱像儀獲取的地表溫度作

4、為組分溫度輸入模型模擬的地表溫度與四分量反演的地表溫度具有較高的一致性。在胡楊站的模擬結(jié)果表明，平均偏差（Bias）為1.9 K，均方根誤差（RMSE）1.7 K；混合林站模擬結(jié)果，Bias為1.9 K，RMSE為1.2 K。紅外輻射計(jì)采集的地表組分溫度模擬的地表溫度比四分量反演的地表溫度偏高5~10 K?；跈C(jī)載航空數(shù)據(jù)建模的結(jié)果表明，Bias為0.7 K，RMSE為2.6K。構(gòu)建的真實(shí)三維場景模型在異質(zhì)性下墊面像元尺度地表溫度“相對(duì)