異質(zhì)性下墊面衛(wèi)星遙感地表溫度驗(yàn)證方法研究.pdf

1、遙感獲取的地表溫度（簡(jiǎn)稱遙感地表溫度）作為地氣能量交換，土壤蒸散發(fā)，農(nóng)作物估產(chǎn)，環(huán)境監(jiān)測(cè)等研究領(lǐng)域的重要輸入數(shù)據(jù)，其精度高低直接或間接地影響著研究結(jié)果的可靠性。但受限于地面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)測(cè)量的空間范圍較小、代表性較弱的弱點(diǎn)，驗(yàn)證遙感地表溫度的精度，尤其在異質(zhì)性下墊面的精度時(shí)，會(huì)受到尺度效應(yīng)的顯著影響。此外驗(yàn)證地表溫度還會(huì)受到地面試驗(yàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為地表溫度時(shí)所使用的方法和處理過程的影響，試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的精度也會(huì)直接影響遙感地表溫度驗(yàn)證。因此地表溫度驗(yàn)

2、證過程是由多個(gè)環(huán)節(jié)組成的，在考慮尺度效應(yīng)的同時(shí)也不能忽略用于驗(yàn)證地表溫度所使用的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精度。
　　本文以黑河下游額濟(jì)納旗東北部稀疏植被覆蓋區(qū)為研究區(qū)，以2014年7-8月在該地區(qū)進(jìn)行地面試驗(yàn)所獲取的熱紅外輻射數(shù)據(jù)、該地區(qū)四分量長(zhǎng)波輻射數(shù)據(jù)、組分發(fā)射率以及多種衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)等為主要研究數(shù)據(jù)，對(duì)多種儀器測(cè)量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為地表溫度的方法、組分溫度提取方法以及提升小范圍測(cè)量數(shù)據(jù)的空間代表性的方法進(jìn)行了研究。
　　試驗(yàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法

3、的研究中主要考慮大氣因素的影響，本文使用中分辨率成像光譜儀（MODIS，Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer）的大氣廓線產(chǎn)品對(duì)不同觀測(cè)角度、地面?zhèn)鞲衅骷茉O(shè)高度以及波段范圍的大氣透過率、上行和下行輻射進(jìn)行了精細(xì)的模擬。使用四分量下行長(zhǎng)波輻射數(shù)據(jù)和大氣參數(shù)模擬結(jié)果建立了8-14μm范圍內(nèi)高時(shí)間分辨率的大氣下行輻射的估算方法。模擬發(fā)現(xiàn)對(duì)于四分量?jī)糨椛鋫鞲衅鳒y(cè)量的長(zhǎng)波輻射，其所受大氣透過率和

4、大氣上行輻射影響較大，6m高度時(shí)的大氣上行輻射可達(dá)40-80W/m2，大氣透過率則只有80％左右，當(dāng)高度增加到24m時(shí)上行輻射進(jìn)一步增大，最高可達(dá)110W/m2左右，大氣透過率則下降到70%左右，忽略這兩個(gè)大氣參數(shù)的影響可給計(jì)算得到的實(shí)測(cè)地表溫度帶來超過5K的偏差。
　　便攜式熱像儀以其快速獲取面狀區(qū)域溫度圖像的特點(diǎn)常被用來進(jìn)行地表組分溫度的同步觀測(cè)。本文研究了熱像儀數(shù)據(jù)中提取組分溫度的方法，結(jié)果顯示該方法提取出的組分溫度與固定測(cè)

5、溫儀測(cè)量的結(jié)果保持了良好的一致性，提取結(jié)果較為理想。
　　本文通過擬合的方法建立了多波段反射率數(shù)據(jù)、反射率數(shù)據(jù)像元周邊的變異系數(shù)與地表溫度間關(guān)系，結(jié)果顯示該擬合關(guān)系可以很好的描述地表溫度變化情況，對(duì)于兩景ASTER數(shù)據(jù)，擬合的決定系數(shù)達(dá)到0.7以上，均方根誤差分別為1.9K和3.2K左右；對(duì)于兩景Landsat8數(shù)據(jù)，擬合的決定系數(shù)達(dá)到0.88以上，均方根誤差分別為1.2K和1.5K左右。同時(shí)該方法建立的擬合關(guān)系應(yīng)用于不同空間尺度