基于广义单通道算法的地表温度反演模型.pdf

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1、第6期矿山测量NO．62014年l2月MINESURVEYINGDec．2014doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2014．06．11基于广义单通道算法的地表温度反演模型郭秋，刘贺春(1．晋中职业技术学院，山西晋中030600；2．河南理工大学，河南焦作4541500；3．山西华晋岩土工程勘察有限公司，山西太原030021)摘要：文中介绍了一种基于单通道热红外数据的地表温度反演模型，该模型以大气辐射传输方程为理论推导依据，并利用泰勒展开式可得到求取的众多反演参量。通过对Landsat

2、TM(ThematicMap．per)热波段数据的波谱响应分析，经总结后得到了相应的基于大气水汽含量的参量函数。虽然该模型的精确反演需要大量借助综合方法得到的反演参数，但其整体反演误差在1K(开氏温度)以内且具有巨大的推广应用潜力。关键词：地表温度反演；单通道热红外数据；辐射传输方程中图分类号：P237文献标识码：B文章编号：1001—358X(2014)06—0040—03地表温度参数对于地表环境研究具有重要的指式中：为地表发射率，()为在温度下的示作用，其反演方法目前主要分为基于单通道黑体辐射能量，r为

3、大气透射率，l和t分别为和基于多通道热红外遥感数据的反演模型。一般而大气的下行和上行辐射率。言，多通道算法的反演精度较高，但需要传感器包含式(1)中模型参数均与卫星的观测角度有关，而有多个波段的热红外数据，如劈窗算法、温度／发B(T)可依据普朗克定律求出：射率分离法，等。而对于高空间分辨率遥感图像B(T)=—(2)而言，它们通常只含有单个波段的热红外数据(如唧(是)～LandsatTM数据等)，因而基于单通道热红外数据的地表温度反演算法应运而生，其主要优势在于只使式中：c1=1．19104×10。wlxmm

4、～sr～，c2=用一个热红外波段的数据进行反演计算，如辐射传1．43877×10mK，A为波长值，若其单位为m，则输方程法和单窗算法等。对于传统的单通道地B(T。)的单位为'／om～sr～m一。表温度反演模型而言，一些大气参数的精确获取是根据式(1)和式(2)很难直接计算得到值，但这类算法能否有效应用的关键。针对此问题，本文利用泰勒公式则可以在辐射率与温度之间建立一个以广义的单通道算法为研究对象，通过介绍和应用线性关系。具体而言，利用泰勒公式将式(2)展开可该模型的地表温度反演策略来验证其应用价值和推得：广

5、潜力。基于广义单通道算法的地表温度反演模型是在大气辐射方程的基础上发展起来的，其突出特([】一To)点是利用大气辐射传输模型来得到精确的大气参(3)数。由于反演精度高、适用性强，该算法被广泛的应将式(3)代入式(1)可得：用于那些只包含单个热红外波段遥感数据的地表温Ts=y[一(qr1L⋯。。+)+]+(4)度反演研究中，并且得到了有效的应用推广。(c2rAt_,])(5)1广义单通道地表温度反演模型6=一’。。。+T⋯(6)根据辐射传输方程理论，星上辐射率￡与地(A，∞)=[r(A，∞)](7)表温度的关

6、系可表达为：(A，)=一m‘(A，∞)一墨(8)L。=[·B(Ts)+(1一)L]·f+t。。，(1)(A，)=一￡(A，∞)(9)40第6期郭秋等：基于广义单通道算法的地表温度反演模型2014年12月式中：rs。为星上亮度温度。、和，为涉(A—A0)+1==》A0—1

7、A0+0．5

8、比方法获得也可以采用基于归一(at)=工A—A)L(A)dA(13)化植被指数(NormalizedDiferenceVegetationIndex：()=工『A—A)(A)dA(14)NDVI)的阈值分析方法计算得到。利用卷积后得到的大气参数以及式(7)、式对于以上参数所涉及到的波长A可利用波谱响(8)、式(9)即可得到对应于每个波长和每个大气水应函数厂(A)求得其有效波长值A扪即：汽含量的大气函数表达式，因而