一个从ASTER数据中反演地表温度的劈窗算法.PDF

2006 . 5 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　理论研究　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　遥感信息 一个从 A ST ER 数据中反演地表温度的劈窗算法 ①, ②, ③ ① ① ② ① ④ 毛克彪 ,唐华俊 ,陈仲新 ,邱玉宝 ,覃志豪 ,李满春 ( ①农业部资源遥感与数字农业重点开放实验室/ 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 ,北京 100081 ; ②中国科学院遥感应用研究所遥感科学国家重点实验室 ,北京 100 10 1 ; ③中国科学院研究生院 ,北京 100049 ; ④南京大学国际地球系统科学研究所 ,江苏 南京 2 10093) 摘要 :根据 EOS/ Terra 多传感器的特点 ,提出了一个适合于 A STER 数据的劈窗算法 ,该算法包括两个必要的参数大气透 过率和比辐射率 。大气透过率是通过利用 MOD IS 的 3 个近红外波段反演大气水汽含量并根据大气水汽含量与热红外波段 的统计关系计算得到 。由于 MOD IS 和 A STER 是在同一颗星上 ,这种大气透过率估计方法保证了地表温度反演过程中所需 大气参数的同步获取 。对于比辐射率则是通过分类和 J PL 提高的光谱库获得 。最后用大气模拟校正法对算法进行了验证 , 在比辐射率已知的情况下 ,当使用大气模型模拟得到的大气透过率时 ,对 Planck 函数优化简化后的平均精度为 0 . 56 ℃; 当大 气透过率是从大气水汽含量计算得到时 ,优化平均精度为 0 . 58 ℃,表明该算法可行 。 关键词 :亮度温度 ;地表温度 ;A STER ;MOD IS ;劈窗算法 中图分类号 : P237 . 9 　　文献标识码 : A 　　文章编号 : 1000 - 3 177 (2006) 87 - 0007 - 05 J PL 提供的A STER 光谱数据库获得 。 1 　引　言 2 　算法设计思想 1999 年搭载 A STER 和 MOD IS 遥感器的对地观测卫星 ( TERRA) 发射成功 ,为全球和区域资源环境动态监测开辟 本文的研究方法和技术路线可以概括如图 1 所示 。一 了又一个新的途径 。A STER 是一个拥有 15 个波段的高分 方面是对 A STER 的波段特征进行分析 , 因为 A STER 的第 辨率传感器 ,而 MOD IS 是一个拥有 36 个波段的中分辨率传 13 和 14 波段受大气的影响最小 , 因此最适合于建立辐射传 感器 。MOD IS 每 1～2 天可获得一次全球观测数据 ,其飞行 输方程来反演地表温度 。同时对辐射传输方程中的 Planck 与太阳同步 ,每天同一区域至少可获得昼夜两景图像 ,并且 函数进 行 线 性 简化 。另 一方 面 是利 用 MOD IS 来 求 算 是免费接收 ,因此非常适合于中大尺度的区域资源环境动态 A STER 热波段需要的大气透过率 ,即利用 MOD IS 的中红外 监测 。在 A STER 的 15 个波段中有 5 个是高分辨率的热红 波段数据反演大气水汽含量 ,估计大气透过率 。大气透过率 外波段 ,因而非常适合于城市和小区域的地表热量空间差异 是地表温度反演中的基本参数 ,对反演精度有重要的影响 。 分析 。但是 , 目前针对 A STER 遥感数据的地表温度反演算 现有的做法大多是利用研究地区内地面气象观测点的数据 法还很少[ 1～2 ] ,其主要原因是获得大气参数非常的困难 。现 来进行大气水汽含量估计 ,并估计大气透过率[3～4 ] 。由于地 有的研究基本上是直接应用 A STER 的星上亮度温度来进