基于大气吸收线特征的高光谱热红外数据地表温度/比辐射率反演算法

地表温度和比辐射率的准确提取和反演是热红外遥感的核心问题之一.由于地表温度/比辐射率反演问题的病态性,以及地表—大气强耦合特征等诸多问题,导致目前反演精度仍有待进一步提高.通过深入挖掘大气吸收峰/谷通道处下行辐射偏移量特性,提出了一种基于大气吸收线特征的高光谱热红外温度/比辐射率反演方法,并通过最优通道选择提高了算法的效率和精度.算法一定程度上可抑制大气校正不准确引入的误差,能够有效提高低比辐射率地物的反演精度.模拟数据结果表明:针对高比辐射率地物,算法与ISSTES方法的反演精度基本一致;针对低比辐射率地物,算法最大可提高温度0.48 K和比辐射率2.1%的精度.地面实测数据结果表明:约77%的样本温度反演误差优于1K,比辐射率误差均值优于0.01.     

地表红外辐射建模研究

根据地表能量的变化规律,建立了地表能量热平衡方程.对太阳辐射、大气长波辐射、大气温度、地表热传导等影响地表能量变化过程的因素进行了分析.利用差分方程方法,解算了裸露地表一日温度的变化情况,计算结果与实测结果近似.最后利用本模型讨论了地表构成材料对地表温度变化的影响.     

高分辨率红外相机单窗与劈窗陆表温度反演精度分析研究

针对高分辨率热红外传感器单通道和劈窗设置,全面分析了影响陆表温度反演的各种因素,探讨劈窗和单窗对温度反演总精度的影响.首先利用辐射传输模型MODTRAN4.0,结合大量的TIGR探空廓线数据,建立广义劈窗算法和普适性单窗算法.接着进行算法拟合精度分析,以及地表比辐射率、等效噪声温度和水汽含量等不确定度对陆表温度反演精度的敏感性分析.最后得出不同比辐射率下,不同水汽含量下,劈窗和单窗算法地表反演总精度.研究表明单窗算法拟合精度低于劈窗算法,且随水汽含量增大而精度降低;水汽含量不确定度、地表比辐射率不确定及通道亮温NE△T对陆表温度反演总精度均有贡献,该贡献大小与水汽含量,比辐射率和地表温度均有关;影响单窗算法精度主要因素是算法拟合精度,影响劈窗算法精度主要因素是通道NE△T.在水汽含量较低时,单窗算法总精度与劈窗算法差不多,都在1K左右,水汽含量越大,单窗算法总精度越低,在2K左右,而劈窗算法总精度则变化不大.     

基于MODIS数据的地表温度反演

利用MODIS影像数据,采用劈窗算法来反演安徽地区的地表温度。结合Sobrine、覃志豪等人提出的NDVITEM方法和地物监督分类方法,对地表比辐射率进行了估算,将反演结果与NASA的地表温度产品进行比较,平均误差在1 K左右。同时利用卫星过境当天从安徽省高密度自动监测站获取的实时数据对反演结果进行验证,发现反演温度与地面实测数据的曲线走势具有高度的一致性且有较高的相关性,能直观地反映安徽地区地表温度的空间分布。     

基于风云三号MWTS的地表比辐射率反演

针对地表比辐射率反演,提出基于氧气二窗口频率下的反演方法。以am大气模型为基础,结合风云三号微波温度探测仪(MWTS)的扫描特性,推导出基于其二窗口频率下的地表比辐射率公式。运用Matlab对地表比辐射率进行仿真,仿真结果反映了地表的陆海特性。     

地表温度测量方法研究综述

对近年来国内外测量地表温度的理论、方法和应用进行了全面的回顾,主要介绍了玻璃液体温度表、铂电阻地温传感器、红外温度传感器和红外辐射计的使用方法及优缺点.分析了它们测量地表温度的差异,指出了前两种仪表存在的不足,重点介绍了基于红外辐射原理的红外温度传感器和红外辐射计.实际应用表明：经过气象因子修正后的红外传感器和考虑了大气逆辐射影响的红外辐射计测量地表温度更加准确、可靠,是以后重点研究的方向.     

基于线性光谱混合模型的地表温度像元分解方法

以北京市Landsat TM为数据源,提出了一种新的地表温度光谱分解模型(Temperature Unmixing with Spectral,TUS),以期将地表温度的空间分辨率提高到30 m.首先,基于线性光谱混合模型获得地表组分的丰度值.然后,基于温度/植被指数选取典型端元的地表温度.最后,综合地表组分的比辐射率数据实现地表温度的分解.结果表明,TUS模型能够有效地提高地表温度的空间分辨率,反映不同地表组分地表温度的空间差异性,平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)分别为1.25 K和2.27 K,非常适合于复杂地表覆盖地区的地表温度降尺度处理.     

基于Landsat数据的地表温度反演差异及参数分析

只有基于准确的地表温度反演算法计算出的产品数据,才能正确推广使用。研究基于Landsat-8、Landsat-9和气象站数据,对比了5种常用地表温度反演算法的结果,并对不同算法的反演结果和参数灵敏度进行了测试。结果表明：基于地表比辐射率参数计算的辐射传输方程和单通道算法反演结果与地面实测数据吻合较好。基于大气水汽参数计算的单窗算法和劈窗算法的反演结果均高于实测温度。基于平均温度参数计算的单窗算法反演精度误差较大。此外,比较了两种遥感数据在不同地物上反演温度的一致性。研究结果可为地表温度反演和产品选择提供参考。     

陆面温度的反演算法和大气订正的影响

提出了由卫星辐射测量反演陆面温度的算法,可在不需要预先给定通道的地面比辐射率的情况下,同时确定地面温度和比辐射率。同时,为了了解实际应用这种算法的可能性,在一系列陆面温度反演的模拟试验中,考察分析了在大气温度和湿度廓线有各种不同的误差时大气订正对陆面温度反演精度的影响。结果表明,在大气证正中应用的大气温度和湿度的误差不超过通常由探空和卫星遥感得到的大气温度和湿度的误差时,反演得到的地面温度仍可具有     

沙尘气溶胶对热红外分裂窗通道亮温和地表反演温度的影响研究

沙尘气溶胶通过改变地-气系统的热红外辐射传输可引起地表温度遥感探测结果发生变化.较系统地研究了冬季和夏季沙尘气溶胶光学厚度(AOD)变化对热红外分裂窗通道亮温(BT)和地表反演温度(LST)的影响,以及反演结果受大气水汽和地表因素的作用.红外辐射传输模拟计算表明:1)沙尘气溶胶影响下,热红外分裂窗通道亮温差小于零;2)随AOD增大,BT和LST都减小,其中LST减小的速度大于BT;3)不同水汽含量下LST变化不明显;4)当AOD较大时,LST主要反映沙尘层的温度信息.模拟结果与中国北方典型沙尘实例分析结果有较好的一致性.     

一种基于地面气温的地表出射长波辐射的计算方案

研究了草地下垫面出射长波辐射Rlu和地面气温ta之间的关系,Rlu与ta之间具有很好的线性相关性,各个季节两者日平均值之间的线性相关系数普遍大于0.98,拟合曲线的回归标准差小于5.0W·m-2。并提出了基于地面气温的地表出射长波辐射的计算方案,并利用本站2004年9月-2005年8月一年期间的观测资料,对计算方案的可行性进行了论证。检验结果表明,各个季节Rlu计算结果的均方根误差和平均相对误差普遍小于5.5W·m-2和1.3％,计算值与观测值之间的一致性指数普遍大于0.95。该研究结果对于缺乏地表出射长波辐射观测资料的地区或缺损该资料的时段具有重要参考价值。     

Design of dual-channel wide-range thermometer for true temperature measurement

A new thermometer is designed to measure and calculate the true temperature for a target. By selecting optimum measuring waveband&bandwidth and having the radiant and bright temperature measured at the same time, we could get the true temperature using some algorithms without the need to know the emissivity ε and ε(λ,T). The measurement is more accurate than currant multi-wavelength pyrometer by avoiding the errors of estimated emissivity and inner optics radiation. It's measuring range is from ambient temperature to 4000K. Results are given to support the design.     

热红外联合被动微波重构裸土区地表温度时间序列数据算法

在进行一定区域地表温度时间序列的研究中,常遇到由于天气原因造成的温度数据缺失问题,针对这一突出问题,在分析土壤发射率数据库的基础上,提出了一种裸露地表晴空时段热红外、微波亮温数据与非晴空时段微波亮温数据相结合来获取时间序列中缺失的地表温度数据的算法.此算法不仅解决了被动微波进行地表温度反演过程中下垫面发射率难以确定的问...     

用HJ-1B卫星数据反演地表温度的修正单通道算法

目前用于地表温度反演的单通道算法主要针对窄视场传感器建立.HJ-1B卫星红外相机为宽视场传感器,其热红外通道(IRS4)观测天顶角可达±33°以上,在地表温度反演时必须剔除传感器观测角度的影响.以大气辐射传输模拟为基础,建立了基于传感器观测天顶角-大气函数系数的修正单通道算法.针对HJ-1B卫星与Terra卫星过境时间...     

电气设备红外诊断相对温差判别法影响因素分析

根据红外辐射理论和红外热像仪的测温原理,推导了相对温差影响因素的计算公式;分析了环境温度、物体表面发射率和红外热像仪工作波段对相对温差的影响,得出了环境温度对相对温差影响较小,设备表面发射率对相对温差有一定影响,在相同条件下,使用长波热像仪测温对相对温差影响较小的结论.     

红外迷彩伪装对发射率要求的数值分析

针对红外迷彩伪装涂层中发射率的取值问题建立了计算模型。推导计算了目标8~14μm的平均发射率εt对目标辐射温度TR的影响,并以4 K辐射温差作为隐身标准,计算分析了目标不同真实温度T对εt取值范围的影响以及相邻斑块发射率差值△εt与固定斑块发射率ε1、目标真实温度T的关系。所得结论对红外迷彩伪装涂层的制备具有一定的指导作用。     

地表不均匀性对陆面温度反演的影响和用实际卫星资料反演陆面温度的试验

分析了非均匀地表对陆面温度卫星遥感反演的影响，通过模拟试验检验了在反演算法中把非均匀地表作为等效均匀地表来处理的可行性，并用一组实际的GMS—5／VISSR红外窗区通道测量资料进行了陆面温度反演试验。