[發明專利]一種基于MERSI-Ⅱ遙感數據的地表溫度反演通道選擇方法

在審

• 申請號: 202210567004.2
• 申請日: 2022-05-23
• 公開（公告）號: CN114838827A
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 張霞;孫銘浩;尚國琲;原琪翔;李瑞青
• 申請（專利權）人: 河北地質大學
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;G01J5/48;G01J5/90;G06V20/10
• 代理公司: 北京中睿智恒知識產權代理事務所(普通合伙) 16025
• 代理人: 侯文峰

本發明提供了一種基于MERSI?Ⅱ遙感數據的地表溫度反演通道選擇方法，包括：獲取MERSI?Ⅱ遙感數據，以水體、城鎮區域、自然表面三種不同地類作為地表溫度反演對象，利用普適性單通道算法進行地表溫度反演；利用時間序列分析法對反演后的地表溫度進行非線性擬合；通過上述步驟分別獲得兩個熱紅外通道的反演地表溫度和擬合地表溫度，并進行回歸分析對比，采用標準決定系數、偏差、均方根誤差進行精度評價，得出地表溫度反演精度高的熱紅外通道。本發明通過利用普適性單通道算法對MERSI?Ⅱ遙感數據進行地表溫度反演，再對反演結果進行精度驗證，確定利用不同熱紅外通道的反演精度。

技術領域

本發明涉及紅外遙感技術領域，特別是涉及一種基于MERSI-Ⅱ遙感數據的地表溫度反演通道選擇方法。

背景技術

地表溫度LST(Land Surface Temperature)是表征地表過程變化的一個非常重要的特征物理量，也是地表-大氣能量交換的直接驅動因子。地表溫度的時空變化信息在氣候變化、城市熱環境監測、土壤濕度估算、農業干旱監測、火點監測、土地利用、土地覆蓋等領域具有重要的科學意義和應用價值。基于熱紅外衛星遙感數據反演地表溫度具有數據獲取方便、空間探測范圍廣、反演精度高、信息獲取量大、成本低等優勢，能夠很好的彌補地面站點獲取溫度的局限性，得到時空尺度上更為連續、覆蓋范圍更為廣泛的地表溫度信息。

現用于反演地表溫度的衛星傳感器數據多為Landsat系列衛星上搭載的TM和TIRS，Terra/Aqua衛星上搭載的MODIS和ASTER，NOAA衛星上AVHRR以及國產風云系列衛星上的MERSI。中分辨率成像光譜儀Ⅱ(Medium Resolution Spectrum ImagerⅡ，MERSI-Ⅱ)是我國自主研發的第二代極軌衛星風云三號上搭載的一部傳感器，它整合了原有風云三號衛星上兩臺成像儀-可見近紅外掃描輻射計(Visible and Infrared Radiometer，VIRR)和中分辨率光譜儀(Medium Resolution Spectrum Imager，MERSI)的功能，包含25個通道，其熱紅外通道24和通道25的地面分辨率均為250m，是世界上首臺能夠獲取全球250米分辨率紅外分裂窗區資料的成像儀器，可用于反演高空間分辨率地表溫度，同時為全球環境變化、全球氣候變化研究以及海洋、農業、林業、航空和軍事等部門提供衛星氣象信息。相比于原MERSI傳感器只有一個熱紅外通道而言，新一代MERSI-Ⅱ數據則更具應用優勢。MERSI-Ⅱ具有兩個熱紅外通道，在地表溫度反演中采用單通道算法在利用不同熱紅外通道存在精度不確定的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于MERSI-Ⅱ遙感數據的地表溫度反演通道選擇方法，通過利用普適性單通道算法對MERSI-Ⅱ遙感數據進行地表溫度反演，再對反演結果進行精度驗證，確定利用不同熱紅外通道的反演精度。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種基于MERSI-Ⅱ遙感數據的地表溫度反演通道選擇方法，包括如下步驟：

S1，基于搭載在FY-3D衛星上的MERSI-Ⅱ傳感器，獲取MERSI-Ⅱ遙感數據，并進行數據預處理；

S2，經過數據預處理的MERSI-Ⅱ遙感數據中選擇云量少的影像，以水體、城鎮區域、自然表面三種不同地類作為地表溫度反演對象，利用普適性單通道算法進行地表溫度反演；

S3，利用時間序列分析法對反演后的地表溫度進行非線性擬合，得到擬合地表溫度；

S4，重復步驟S2-S3，分別獲得水體、城鎮區域、自然表面三種不同地類在兩個熱紅外通道的反演地表溫度和擬合地表溫度，并對兩個熱紅外通道的反演地表溫度和擬合地表溫度進行回歸分析對比，采用標準決定系數、偏差、均方根誤差進行精度評價，得出地表溫度反演精度高的熱紅外通道。

進一步的，所述步驟S1中，數據預處理，具體包括：幾何校正、大氣校正、輻射定標與研究區位置裁剪。