[發明專利]一種基于HJ-1B IRS衛星數據反演LST的方法

有效

• 申請號: 201410241023.1
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN103983360A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 胡昌苗;單小軍;李宏益;唐亮;趙理君;鄭柯
• 申請（專利權）人: 中國科學院遙感與數字地球研究所
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于HJ-1B?IRS衛星數據反演LST的方法，該方法是一種利用國產HJ-1B衛星IRS傳感器數據反演地表溫度LST的實用技術方法，能夠應用在農業和環境監測等領域，屬于衛星遙感技術領域。

背景技術

陸地表面溫度(Land?Surface?Temperature，LST)是一個重要的地球物理參數。利用衛星遙感數據提取海洋溫度(Sea?Surface?Temperature，SST)技術已較為成熟，可以在全球范圍內達到1K的精度。由于陸地表面比海洋表面復雜得多，導致陸地表面溫度反演的精度較低，陸地表面溫度反演成了一個亟待解決的科學難題。

隨著遙感技術的發展，對地熱紅外遙感在環境質量與災害監測、氣象氣候熱場監測、農業干旱監測、城市熱島調查等方面發揮著重要的作用，為了滿足我國不斷發展的熱紅外定量化應用需求，我國于2008年9月6日在太原衛星發射中心成功地發射了環境一號A、B衛星(HJ-1A、B衛星)。其中HJ-1B上搭載了紅外相機IRS，熱紅外通道的光譜范圍是1015～1215μm，星下點空間分辨率為300m，量化等級為10bit，幅寬為720km。但由于存在傳感器本身溫控技術水平低、絕對定標系數不精確等問題，導致HJ-1B?IRS數據的LST反演精度不高、不穩定，嚴重制約了其定量化應用。

為了提高HJ-1B?IRS數據LST反演精度，國內科學家已經做了很多有價值的工作，有學者以發射前實驗室定標為基礎，利用星上黑體定標數據對HJ-1B熱紅外通道進行星上定標，有學者以青海湖不同時相的美國TERRA衛星MODIS傳感器31通道數據對HJ-1B熱紅外通道進行交叉定標，提高了HJ-1B熱紅外通道定標系數的精度，還有學者根據HJ-1B?IRS數據的特點開發了專門的單窗LST反演算法，這些工作使得反演的LST數據更加精確，但距離國外傳感器反演的LST數據精度還有一定差距，比如美國TERRA衛星MODIS傳感器的LST數據產品。

國外科研人員利用某些地物在熱紅外波段比輻射率的穩定性和大氣層頂太陽中波波段的輻射率變化極小的現象，利用MODIS的31和32兩個熱紅外波段，開發了白天/黑夜適用的推廣的分裂窗口LST算法，該算法通過實地測量驗證，在晴空條件下精度可達到1K。由于TERRA衛星與HJ-1B衛星軌道設計相似，兩者成像時間通常相差半個小時以內，可以假定兩種數據反演的LST數值上將會非常接近，并且TERRA衛星重訪周期短，同一地區每天都有成像數據，所以對于HJ-1B?IRS數據幾乎都可以找到對應的MODIS數據，因此本發明的出發點便是利用MODIS?LST數據來提高HJ-1B?IRS數據LST反演的精度。

發明內容

本發明的目的是針對HJ-1B?IRS數據在定量遙感中的應用，提供一種有效的LST反演技術。本技術利用遙感圖像時空融合技術，通過國外傳感器MODIS高精度的LST反演產品來提高HJ-1B?IRS數據LST反演的精度，同時實現了大區域內不同實相HJ-1B?IRS數據反演LST到同一時像的目的，是一種針對國產HJ-1B?IRS數據反演地表溫度LST的實用技術方法。

本發明的基本思路為：對于單景或多景獲取時間在一個月以內的、地理位置相近的多景HJ-1B?IRS數據，利用單窗LST算法反演對應時像的地表溫度，根據每景HJ-1B?IRS數據的獲取時間與地理范圍下載對應的美國TERRA衛星MODIS傳感器數據反演的LST產品MOD11A1/2數據，然后利用遙感圖像時空融合的辦法將不同時像的多景HJ-1B?IRS?LST數據逐像素變換到一個固定的時像下。本發明是一種利用HJ-1B?IRS數據生產大區域的、固定時像下的LST產品的技術。

本發明是一種從HJ-1B?IRS數據反演LST的方法，該方法具體步驟如下：

步驟一、獲取時間在一個月以內的、地理位置相近的n景HJ-1B?IRS數據，其中，n≥1，根據獲取時間及地理位置下載對應的MODIS的植被指數產品，利用該產品反演每景HJ-1B?IRS數據對應的地表發射率(Land?Surface?Emissivity，LSE)；

步驟二、利用單窗算法反演每景HJ-1B?IRS數據的LST；

步驟三、下載與每景HJ-1B?IRS數據獲取時間及地理位置對應的MODIS地表溫度產品，并選定某一時像作為基準時相，利用遙感圖像時空融合技術將步驟二中獲取的不同時相的HJ-1B?IRS?LST數據變換到基準時相下；