考虑土壤水分影响的比辐射率方法在地表温度反演中的应用-资源科学.pdfVIP

Resources Science 第39卷 第8期 2017年8月 2017，39（8）：1592-1604 Vol.39，No.8Aug.，2017 引用格式：董雪，田静，吴骅，等. 考虑土壤水分影响的比辐射率方法在地表温度反演中的应用[J]. 资源科学，2017 ，39（8）：1592- 1604. [Dong X ，Tian J ，Wu H ，et al. Application of the emissivity method considering the effects of soil moisture for retrieving land surface temperature[J]. Resources Science ，2017 ，39（8）：1592-1604.] DOI：10.18402/resci.2017.08.15 考虑土壤水分影响的比辐射率方法在地表温度 反演中的应用 1，2 1 3 1，2 董 雪 ，田 静 ，吴 骅 ，刘素华 （1. 中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室，北京100101； 2. 中国科学院大学，北京100049； 3. 中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室，北京100101） 摘 要：地表比辐射率是确定地表长波能量平衡的一个关键参数，也是影响地表温度反演的主要因素，因此比 辐射率的精确测定具有重要意义。地表比辐射率除了受地表覆盖类型的影响，与土壤水分含量也密切相关。本文 针对MODIS 通用分裂窗算法和Landsat TM/ETM+单窗算法，根据Mira 等建立的土壤含水量和土壤比辐射率的经 验模型，利用SMEX04 试验中Arizona 研究区的遥感数据和地面观测数据，探讨考虑土壤水分影响后的比辐射率信 息在地表温度反演中是否能够提高其反演精度。研究结果表明：利用考虑土壤水分影响后的比辐射率所反演的地 表温度平均误差（ME ）和均方根误差（RMSE ）均低于比辐射率未考虑土壤水分影响反演的地表温度，其中通用分裂 窗算法反演的地表温度ME 降低了1.0~ 1.5K ，RMSE 降低了0.4~0.8K ；单窗算法反演的地表温度ME 降低了0.7K ， RMSE 降低了0.9K 。因此，基于土壤比辐射率与土壤水分关系模型的比辐射率修正方法能够提高地表温度的反演 3 3 精度，并且敏感性分析的结果表明目前土壤水分遥感数据0.04cm /cm 的误差对本文使用的考虑土壤水分获取地表 比辐射率进而反演地表温度的方法影响不明显。 关键词：MODIS 通用分裂窗算法；Landsat TM/ETM+单窗算法；比辐射率；SMEX04 ；地表温度；土壤水分 DOI：10.18402/resci.2017.08.15 1 引言 依靠一些先验知识或假设条件，求解不同观测通道 [1] 热辐射传输方程组，从而得到不同观测通道的比辐 陆地表面温度是重要的水文、气象参数 ，在 [2] 射率值，方法中的假设条件往往是限制其精度的主 地-气相互作用过程中发挥着重要作用 ，因此，地 [10，11] 表温度数据的精确获取一直是众多研究应用不可 要因素。三是基于NDVI 加权法 ，即在设定裸地