地表温度反演软件v10.pdfVIP

地 表 温 度 反 演 软 件 （ V 1 . 0 ） 使用手册 毛 克 彪 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 2009 年9 月 1 近20 年来，热红外遥感技术的飞速发展为快速地获取区域地表温度空间差 异信息提供了新的途径。地表温度在区域资源环境研究中的重要性已经使热红外 遥感成为遥感研究的一个重要领域，目前已经开发了很多实用的地表温度遥感反 演方法，如热辐射传输方程法、劈窗算法、单窗算法和多通道算法。许多算法是 针对具体的传感器开发的，例如劈窗算法是用来从具有两个热红外波段的 NOAA/ AVHRR 数据中反演地表温度，而单窗算法则主要是用于只有一个热红 外波段的Landsat TM 数据。1999、2002年搭载MODIS 遥感器的对地观测卫星发 射成功，为全球和区域资源环境动态监测开辟了又一新的途径。MODIS 是一个 拥有36个波段的中分辨率遥感系统，每1 ～2 天可获得一次全球观测数据，其飞 行与太阳同步，每天同一区域至少可获得昼夜两景图像，并且是免费接收，因此 非常适合于中大尺度的区域资源环境动态监测。在MODIS 的36个波段中有8个 是热红外波段，因而非常合适于区域尺度的地表热量空间差异分析。但是，目前 针对MODIS 遥感数据的地表温度反演算法还很少。有些应用研究还在利用针对 NOAA/AVHRR数据开发的反演算法反演地表温度。由于大气的影响，星上亮度 温度与真正的地表温度有很大差距。在晴空时其差距为3-6 K；在大气水分含量 较高情况下，这种差异可以超过10 K。因此，为了更准确地分析区域热量空间差 异，为农情监测和气候变化提供更加准确的地表温度参数，很有必要对MODIS 所观测到的亮度温度进行大气校正，反演出真正的地表温度。 1.地表温度反演算法现状 目前已经开发了很多针对NOAA/AVHRR数据中两个热红外波段（第4和5波 段）的劈窗算法。劈窗算法的主要原理是利用两个相邻热红外波段对大气的不同 吸收性质来校正大气的影响。虽然劈窗算法的形式基本一致，但由于其参数的计 算不同而形成了不同的劈窗算法。有些算法假定地表为黑体，即发射率为1，后 面对次又有一些改进。有些算法考虑了太阳天顶角θ和不同波段之间的发射率（ε） 的影响。有些算法对大气透过率和发射率进行了订正。但由于缺乏同步获取大气 水汽含量的波段，不得不从其它卫星传感器（比如被动微波）或者地面气象观测 站获得大气水汽参数，使得参数在匹配和同步上存在不一致性，精度受到一定的 影响。美国宇航局（NASA ）提出了两个针对MODIS地表温度的反演算法，都比 较复杂，需要比较多的卫星参数，一般科研人员难以操作，且难以实现。我国科 研人员毛克彪等（即本软件的主要完成人）提出了一个比较实用的劈窗算法，该 算法发表在国际权威遥感刊物上（Kebiao Mao, Qin Z., Shi J., Gong P., A Practical Split-Window Algorithm for Retrieving Land Surface Temperature from MODIS Data, International Journal of Remote Sensing, 2005,26:3181-3204. ），简单实用，且保证了一定的 精度，得到了国内外同行的认同。 2 2.地表温度反演计算方法 该方法的具体推导和计算可以参见（Kebiao Mao, Qin Z., Shi J., Gong P., A Practical Split-Window Algorithm for Retrievi