[發明專利]一種地表溫度遙感產品不確定度的逐像元估算方法

有效

• 申請號: 202210171560.8
• 申請日: 2022-02-24
• 公開（公告）號: CN114544003B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 段四波;桂陽;李召良;張霄羽
• 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;山西大學
• 主分類號: G01J5/48
• 分類號: G01J5/48;G06F17/15
• 代理公司: 北京恒創益佳知識產權代理事務所(普通合伙) 11556
• 代理人: 付金豹

本發明公開了一種地表溫度遙感產品不確定度的逐像元估算方法，包括以下步驟，步驟1：獲取MODIS數據和數據預處理；步驟2：建立模擬數據集；步驟3：利用分裂窗地表溫度反演模型反演地表溫度；步驟4：構建地表溫度遙感產品的不確定度估算模型；步驟5：參數化地表溫度遙感產品的不確定度分量；步驟6：逐像元估算地表溫度遙感產品總不確定度；通過對地表溫度遙感產品不確定度的各分量進行參數化，構建了以星上亮溫和地表發射率為輸入參數的地表溫度遙感產品不確定度估算模型，實現了地表溫度遙感產品不確定度的逐像元估算，定量地給出了地表溫度遙感產品每個像元的不確定度，提高了地表溫度遙感產品的實用價值。

技術領域

本發明涉及一種地表溫度遙感產品不確定度的逐像元估算方法，屬于定量遙感技術領域。

背景技術

地表溫度是地球表面與大氣之間界面的重要物理參量之一。衛星熱紅外遙感是獲取區域和全球尺度上地表溫度的有效手段。隨著星載熱紅外傳感器和地表溫度反演算法的發展，國內外研究機構發布了不同的地表溫度遙感產品。這些產品為干旱監測、城市熱環境監測、蒸散發和土壤水分估算等研究提供了重要的數據支撐。

雖然近幾十年來已經發布了許多地表溫度遙感產品，但是產品的不確定度信息卻很少給出。不確定度是反映產品質量和可靠性的重要指標，對用戶使用地表溫度遙感產品至關重要。如果不能準確給出地表溫度遙感產品的不確定度，將限制地表溫度遙感產品的應用。現有方法只能估算單一或特定情況下的地表溫度不確定度(Niclos,R.,Galve,J.M.,Valiente,J.A.,Estrela,M.J.,Coll,C.,2011.Accuracy assessment of land surfacetemperature retrievals from MSG2-SEVIRI data.Remote Sensing ofEnvironment.115:2126-2140.)，無法逐像元估算地表溫度遙感產品不確定度。然而，實際情況包括了不同的大氣狀況和地表條件的影響，利用現有方法逐像元估算地表溫度遙感產品不確定度的計算量巨大，無法定量地給出每個像元的地表溫度不確定度，從而難以獲得地表溫度遙感產品不確定度的空間分布。

發明內容

本發明的目的是提出一種地表溫度遙感產品不確定度的逐像元估算方法，解決現有技術中難以逐像元估算地表溫度遙感產品不確定度的問題。

本發明的技術方案如下：

一種地表溫度遙感產品不確定度的逐像元估算方法，包括以下步驟：

步驟1：獲取MODIS數據和數據預處理

從美國宇航局NASA EARTHDATA網站下載搭載在Aqua衛星上的MODIS系列產品，包括MYD11_L2、MYD05_L2、MYD021KM產品；其中，MYD11_L2產品用于獲取地表發射率和觀測天頂角，MYD05_L2用于獲取大氣水汽總量，MYD021KM用于獲取星上亮溫；

步驟2：建立模擬數據集

從ASTER地物波譜庫中挑選4條水體和冰雪光譜曲線、3條植被光譜曲線、41條土壤光譜曲線用來表征地表發射率變化；將各個地物光譜曲線與MODIS光譜響應函數卷積得到MODIS第31和32通道的地表發射率。

從TIGR數據庫中挑選946條晴空大氣廓線用來表征大氣狀況變化，每條廓線包括了40層的溫度、濕度、壓強和高程信息；設置6個觀測天頂角：0°、33.56°、44.42°、51.32°、56.25°、60°；將這些大氣廓線輸入到大氣輻射傳輸模型MODTRAN5.2，結合MODIS光譜響應函數，模擬得到每個觀測天頂角下的MODIS第31和32通道的大氣參數：大氣透過率、大氣上行輻射和大氣下行輻射，并計算得到每條大氣廓線的大氣水汽總量；