（毕业论文）基于landsattm数据丹江口区域地表温度反演

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1、基于LandsatTM数据丹江口区域地表温度反演摘要：利用LandsatTM2007年9月15日丹江区域的数据根据覃志豪的单窗算法反演丹江口区域的地表温度(LandSurfaceTemperature,LST),并结合ArcGIS综合分析丹江口区域地表温度分布差异。研究表明：(1)水体的温度最低(平均温度大致在297k),其次是湿地、森林，温度最高的地物是裸露的土地以及村庄；(2)地表温度并不是以水体为中心向四周成递增趋势，说明大型水库虽然能改变空气湿度，影响局部的气候，但是对区域地表温度的影响确是微乎其微；地表温度主要与地表的土地覆盖类型，土地的利用

2、状况有关。关键词：丹江口区域；地表温度；单窗算法；TM数据0引言地表温度是控制陆面水分和能量平衡的一个重要参数。它与植物生长以及作物产量，地表水蒸发循环，气候变迁与全球环境变化，资源积累与人类生存等许多重要的的自然，人文现象与过程密切相关［1］。地表温度是影响作物生长发育和产量形成的主要气象因子之一。一个地区的作物种类、种植制度、栽培方式和农业活动都与地表温度密切相关，对农业生产提供指导信息［2］。早在20世纪60年代初期发射HROS-II以来，学者们就用卫星遥感数据反演地表温度。70年代以后，许多遥感平台的数据应用于地表温度反演一如MODIS、AVH

3、RR、TM、ETM+等。利用卫星遥感数据提取海洋温度(SeaSurfaceTemPerature，SST)的研宄已较为成熟，可以在全球范围内达到1K的精度［3］。陆面地表温度反演也取得了很大的进展。目前国内地面温度反演研究主要集中在AVHRR和MODIS数据上，并陆续提出了一些反演陆面温度的算法，如单通道法、分裂窗法及多通道法［4~6］等。陆地下星LandsatETM+数据地面分辨率较高，第6波段(10.5〜12.5Pm)位于热红外波段，可用来分析地表热辐射和地面温度。地面分辨率为60m,比NOAA/AVHRR数据的地面分辨率(1.1km)高。因此对于

4、要求地面分辨率高的应用研宄来说，ETM+数据是比较好的选择。马耀明等［7］采用辐射传输方程方法反演地表温度，覃志豪等［8］采用单窗算法，均取得了较好的结果。本文使用南阳市丹江口区域遥感数据，采用覃志豪等单窗算法反演了丹江U区域的地表温度，并对地表温度进行比较分析研宄。1研究区概况[9]丹江口水库库区主要位于湖北省丹江口市和河南省南阳市淅川县，域跨鄂豫两省。它是20世纪50年代末期国家兴建的综合幵发和治理汉江流域的大型水利枢纽工程，分为湖北境内汉江库区，河南境内丹江库区两大库区，是亚洲第一大人工湖，中国南水北调工程的水源地。水库总面积846km2,被称为

5、汉江的天然水位调节器，有“亚洲天池”之美誉。水库蓄水90%源于汉江，10%来源于汉江支流一丹江。丹江口大坝加高后，总库容达到290.5万亿立方米。由于位于南阳盆地西部，受山区地形等因素影响，局部小气候明显。年平均气温15.7'C，年较差25.3'C，最冷月份为一月，月平均气温2.0错误！未找到引用源。2.52C,极端最低气温-16.5"C。最热月为七月，月平均气温27.3错误！未找到引用源。21.代，极端最高气温41.0C。库区内植物生长期长，口照时数为1851.7h,光热资源丰富，森林资源丰富，植物种类繁多2研究方法2.1数据获取与处理本文采用200

6、7年9月15口丹江区域轨道号为125,行号37的LandsatTM数据，根据覃志豪的单窗算法估计出实时大气平均作用温度，大气透射率两个反演地表温度的至关重要的参数，同时利用ENVI计算出丹江口库区的地表比辐射率，进而反演库区的地表温度。同时结合ArcGIS分析丹江口区域地表温度的分布差异。2.2大气平均作用温度57/的估计传统上用TM6波段演算地表温度主要是通过大气校正，首先根据实吋的大气剖面数据计算大气对地表热辐射传导的影响；然后，从卫星高度所接收到的热辐射总强度中扣减这些大气影响而得到地表热辐射强度；最后，根据地表辐射率校正成地表温度。由于计算过程

7、复杂，并且许多实时大气剖面参数难以取得，因此，用TM6波段演算实际地表温度的作法极少，而更多的是直接用TM6的DN值或卫星高度的亮度温度（由DN值直接转换成温度值），而没存进行真正意义上的地表温度演算。并且这样的演算出来的结果与实际存在较大的误差，由于大气辐射和地表热特性的影响，卫星高度的亮度温度与实际地表温度有较大差距。在天气晴朗干燥的情况下，这一差距约为5〜10°C，而在空气湿度较大情况下，这一差距可达15°C以上［1°］。因此，对于要求精度较高的地面热量空间分析，右必要进行较为精确的地表温度演算。所以本文采用覃志豪根据Sobrino等的研究［u］

8、提出的一个简易可行的估计式，在没有实时大气空探资料的情况下近似的推算大气平均作用温度的影响。其