地表温度反演

一、地表温度

         地表温度 (LST) 是地球资源监测和地表生态环境系统研究的重要指标之一，对水文、生态、 环境和生物地球化学等研究有重要意义。地表温度 (LST) 是地球资源监测和地表生态环境系统研究的重要指标之一，对水文、生态、 环境和生物地球化学等研究有重要意义。

     传统获取地表温度的做法是采用温度计测量，所测的结果只代表观测点的局部温度。
     遥感可以提供二维陆面温度分布信息并且可以快速同步地获取大面积区域地表温度。

二、卫星数据反演地表温度

1、基本概念

辐射温度：物体辐射能量的外部表征形式，也称表征温度，用热传感器来探测。

亮度温度：辐射出与观测物体相等的辐射能量的黑体的温度。

维恩位移定律：黑体辐射光谱中最强辐射的波长与黑体绝对温度成反比。

热红外波段(8-13um)的大气总体透过率；最重要的大气窗口位于8.0-9.4um和10-13um处。

地表比辐射率：物体在温度T、波长入处的辐射出射度Lg（T，入）与同温度、同波长下的黑体辐射出射度L。（T， A）的比值。用它来表征物体的发射本领。

【地表比辐射率的遥感反演方法：
•NDVI阈值法（地表比辐射率是NDVI的函数），根据可见光红波段和近红外光谱信息估计。
•根据热红外光谱仪获取的最小比辐射率与最大相对比辐射率之差的统计关系来确定
•假定比辐射率不变或与温度无关的热红外波谱指数不变，利用多时相数据来确定。】

2、反演算法

• 海洋表面温度反演：

目标单一；海水比辐射率约为0.98;
海水表面温度与大气温度相差不大。

• 陆地表面温度反演：

目标比辐射率变化较大；精度要求高（1k），需要精确的大气校正；
大气上下行辐射率影响较大，其校正依赖于地表比辐射率，地表比辐射率的求解依赖于地表辐射亮度。

• 单通道（单窗）法：

 仅从一个热红外波段的遥感数据中反演地表温度。

• 多通道（劈窗）算法：

利用两个相邻热红外波段对大气水汽的差异吸收实现大气校正；利用两个或多个波段反演地表温度。

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从传感器辐亮度值直接反演地表温度，必须已知1个地表参数--地表比辐射率，它与地表成分、物理性状如含水量、粗糙度和视场角等有关。所
以，可将地表温度反演算法归纳成两大类：

• 已知地表比辐射率的反演算法

单窗算法（辐射传输方程法、大气校正法）

统计方法

简单劈窗算法

• 地表比辐射率与地表温度同步的反演算法

多通道劈窗算法

劈窗算法主要利用在一个大气窗口的两个临近红外波段，存在与大气影响密切相关的大气吸收、散射信息来进行大气纠正。
地表温度同亮度温度和发射率之间呈线性关系。地表温度可以用相邻的两个波段的亮度温度来线性表示，而表达式的系数是由波段发射率决定
的，它们不依赖于大气状況。劈窗算法主要是针对NOAA/AVHRR开发的，最初用在海面温度反演，20世纪80年代开始拓展到陆地温度反演。

辐射率模型、两因素模型和复杂模型法
MODIS数据地表温度产品所采用算法、TES-ASTER数据地表温度产品所采用算法等

三、MODIS地表温度ENVI反演实现

 

后续会继续补充（不好意思