[發明專利]從MODIS數據反演地表溫度方法

無效

• 申請號: 200910091030.7
• 申請日: 2009-08-24
• 公開（公告）號: CN101629850A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發明（設計）人: 毛克彪;李三妹;張立新;覃志豪;周清波;王道龍
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所;國家衛星氣象中心
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;G01S17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種利用對地觀測衛星上MODIS傳感器獲得的地面熱輻射信息反演地表溫度的方法，該方法克服了以往反演方法中參數獲取不同步和復雜難以實用的缺點。能夠應用在氣象、農業、環境監測和旱情監測等遙感部門。

背景技術

地表溫度是指地表表層的溫度，英文是skin?temperature。地表溫度在區域資源環境研究中的重要性已經使熱紅外遙感成為遙感研究的一個重要領域，目前已經開發了很多實用的地表溫度遙感反演方法，如熱輻射傳輸方程法、劈窗算法、單窗算法和多通道算法。許反演算法是針對具體的傳感器開發的，例如Qin?et?al[2001]針對NOAA-AVHRR開發了一個劈窗算法[Qin?Z.H.，Olmo?G.D.，and?Karnieli?A.，Derivation?of?split?window?algorithm?and?its?sensitivity?analysis?forretrieving?land?surface?temperature?from?NOAA-advanced?very?high?resolutionradiometer?data，J.Geophys.Res.，2001，22，655-22，670.]，由于AVHRR傳感器上沒有近紅外波段反演大氣水汽含量，只能通過氣象站點或者其他傳感器獲得大氣參數。1999、2002年搭載MODIS遙感器的對地觀測衛星發射成功，為全球和區域資源環境動態監測開辟了又一新的途徑。MODIS是一個擁有36個波段的中分辨率遙感系統(如圖1)，每1～2天可獲得一次全球觀測數據，其飛行與太陽同步，每天同一區域至少可獲得晝夜兩景圖像，并且是免費接收，因此非常適合于中大尺度的區域資源環境動態監測。在MODIS的36個波段中有8個是熱紅外波段(如表1)，因而非常合適于區域尺度的地表熱量空間差異分析。但是，目前針對MODIS遙感數據的地表溫度反演方法不是很多，萬正明等在1996和1997年在MODIS傳感器還沒有搭載衛星上天之前，針對這個傳感器提出了兩種反演算法[Wan?Z.and?Dozier?J.，A?generalized?split-window?algorithm?forretrieving?land?surface?temperature?measurement?from?space，IEEE?Trans.Geosci.Remote?Sens.，1996，34：892-905.；Wan?Z.M.，Li?Z..L.，A?Physics-Based?Algorithmfor?Retrieving?land-surface?emissivity?and?temperature?from?EOS/MODIS?data，IEEETrans.Geosci.Remote?Sens.，1997，35：980-996.]。其中一個是劈窗算法，只反演地表溫度；另外一個算法是能同時反演地表溫度和發射率，該算法同時需要白天和晚上的數據，由于數據匹配原因和該算法需要的一些參數需要其它同時搭載的傳感器或者其它反演產品獲得，這兩個算法被美國宇航局(NASA)采用作為產品算法。但算法比較復雜，一般科研人員難以實現，比較復雜。

國內許多研究者針對MODIS傳感器的地表溫度反演做過一些研究，比如毛克彪和覃志豪等[毛克彪，覃志豪，施建成，宮鵬，針對MODIS數據的劈窗算法研究，武漢大學學報(信息科學版)，2005(8)：703-708.；毛克彪，覃志豪，施建成，用MODIS影像和劈窗算法反演山東半島的地表溫度，中國礦業大學學報(自然科學版)，2005(1)：46-50.]。雖然MODIS衛星傳感器搭載在美國衛星上，但我國MODIS數據地面接收站比較多，比如農業部資源遙感與數字農業重點室，中國氣象局衛星氣象中心，中國科學院地理所等都有接收站點。雖然美國宇航局向全球發布MODIS溫度產品，其精度在美國本土比較準確，但在世界其它地區有些地方精度還是不夠，需要進一步提高[WAN，Z.，ZHANG，Y.，ZHANG，Q.and?LI，Z.-L.，2002，Validation?of?the?land-surface?temperature?products?retrieved?from?TerraModerate?Resolution?Imaging?Spectroradiometer?data.Remote?Sensing?ofEnvironment，2002，83，163-180.]。需要我們根據世界各地本地的實際情況，進一步研究新算法或者做進一步的校正，以提高精度。

表1MODIS遙感器技術參數