DB21∕T 2015-2012 极轨卫星遥感监测 第9部分：地表温度

ICS07060A47DB21地方标准DB21/T20152012极轨卫星遥感监测第9部分地表温度THEREMOTESENSINGMONITORINGOFPOLARORBITINGSATELLITENINTHPARTLANDSURFACETEMPERATURE（报批稿）（本稿完成日期201213020120813发布20120913实施辽宁省质量技术监督局发布DB21/XXXXXXXXXI目次前言II引言III1范围12术语和定义13监测方法231分裂窗算法2311AVHRR分裂窗算法2312MODIS分裂窗算法332MERSI单通道算法6321中间参数计算6附录A（资料性附录）NOAA/AVHRR地表温度监测通道相关参数表7附录B（资料性附录）EOS/MODIS地表温度监测通道相关参数表8附录C（资料性附录）FY3A/MERSI地表温度监测通道相关参数表9表1MODIS第31和32波段的大气透过率估计方程4表2大气透过率的温度校正函数5DB21/XXXXXXXXXII前言本部分依据GB/T112009的编写规则起草本部分的附录A、附录B、附录C为资料性附录。本部分由辽宁省气象局归口。本部分起草单位中国气象局沈阳大气环境研究所。本部分主要起草人武晋雯、张玉书、冯锐、纪瑞鹏、张淑杰、于文颖、姜鹏。DB21/XXXXXXXXXIII引言地表温度是研究地表与大气之间能量与物质交换的重要参数，在气候、水文、生态、环境等研究中都有重要应用。利用卫星遥感技术反演的大面积地表温度信息已被广泛的应用在农作物估产、作物长势和农业旱情监测等方面。地表温度的反演精度直接影响到遥感技术在生态环境上应用的效果。地表温度遥感反演有单通道法、单通道多角度法、多通道多角度法、分裂窗法，而目前比较成熟的分裂窗法算法，又演变成大约17种之多。因此需要制定极轨卫星遥感监测地方标准，以便提高辽宁地表温度遥感监测的精度和效率。DB21/XXXXXXXXX1极轨卫星遥感监测第9部分地表温度1范围本部分是极轨卫星遥感监测第9部分，其它8个部分是术语、干旱灾害、洪涝灾害、森林火灾、作物长势、大雾、沙尘、海冰均已发布，本部分规定地表温度遥感监测算法。本部分适用于辽宁地区NOAA/AVHRR、EOS/MODIS、FY3A/MERSI卫星星载光学仪器的地表温度遥感监测。2术语和定义21地表温度LANDSURFACETEMPERATURE地表温度就是指地球表面的温度,包括陆地表面和海洋表面，是地表各种地物的综合温度。22单通道算法SINGLECHANNELALGORITHM单通道算法是针对卫星传感器上单独一个热红外波段而提出来的单波段温度反演算法。该算法以辐射传导方程为基础，结合大气和比辐射率的修正，从而得出地表温度。23分裂窗算法SPLITWINDOWALGORITHM分裂窗方法是两个不同的通道在同一个大气窗口上吸收的差异来消除大气的影响，由两通道的亮温线性运算而得。24归一化植被指数NORMALIZEDDIFFERENCEVEGETATIONINDEX归一化植被指数是反映土地覆盖植被状况的一种遥感指标，定义为近红外通道与可见光通道反射率之差与之和的商。25植被覆盖度VEGETATIONCOVER植被覆盖度是指单位面积内植被的垂直投影面积所占百分比。26大气透过率ATMOSPHERICTRANSMISSIBILITYDB21/XXXXXXXXX2大气透过率是遥感传感器接收到的热辐射能与地表真实辐射能的比值。27地表比辐射率SURFACEEMISSIVITY是物体与黑体之间辐射能量对比的一种度量，其定义为物体辐射与同温度下黑体辐射的比值，与物体的温度、波长、水分含量，表面粗糙度，植被的结构以及观测角度等有关。3监测方法应用NOAA/AVHRR、EOS/MODIS卫星监测地表温度采用分裂窗算法,应用FY3A/MERSI卫星监测地表温度采用单通道算法。31分裂窗算法1外210STAT式中地表温度；ST、热红外通道的亮度温度（MODIS的31、32通道值，AVHRR的4、5通道；）外12外、分裂窗算法的参数变量，AVHRR见式24、MODIS见式1113。0A311AVHRR分裂窗算法21PT1274A03/M42式中、式1中的参数变量；0A12通道4的亮度温度；T、中间参数，见式510。MP3111中间参数计算52/048/1056DB21/XXXXXXXXX362/38/13962M式中地表比辐射率，见式7；通道4、通道5的地表比辐射率差，见式8。3112地表比辐射率计算705NDVI09805I外21P7,4V，8II6,3V1，9092NDVPV1012I式中像元的植被构成比例；VP归一化植被指数；NDVI、为卫星可见光、近红外通道反射率，AVHRR的1、2通道，MERSI的3、4通道。12312MODIS分裂窗算法113213232313213231320/ACDCDACDA）1211B13321323231231322/式中、式1中的参数变量；0A12、常量，6460363、0440817、3AB331A31B32A6872575、0473453；2DB21/XXXXXXXXX4、中间参数，见式14、式15。ICID3121中间参数计算14IIC151DIII式中卫星的热红外波段（MODIS的31、32通道值）；I视角为的大气透过率；I波段的地表比辐射率。II3122大气透过率的计算162865094LN式中大气水汽含量（GCM2）；、常量，002、0651；、MODIS卫星第19和2波段的地表反射率,MERSI卫星第18和16波段的地表反射率。94086531221大气透过率估算方程与校正大气透过率与大气水汽含量之间的关系，可以通过大气辐射传输模型模拟来确定，见表1，根据式16得到大气水汽含量后，按照表1所示的关系方程即可得到大气透过率。大气透过率还受到遥感器视角和大气剖面温度的影响，还需要进行校正，见表2。表1MODIS第31和32波段的大气透过率估计方程大气水汽含量G/CM2大气透过率方程SEER2F042010346613927200034400037309913609943916057248012040571832000156000281099983099958989129405268表1（续）DB21/XXXXXXXXX5405407431031565200200500208909663709631331612874冬季0414968300028900124909927808407411007739表2大气透过率的温度校正函数波段大气透过率方程温度区间KMODIS310831T2753131318T2731MODIS320932278465332TT832T73123地表比辐射率的计算17DRPISVIVI118MINAXNDVIIV191P,051037968,外DVVVV或，式中波段的地表比辐射率；计算得到的时，则取，时，则取；IIIVIIVIISIISI对于水体像元，（）IWI9234096830231、植被在波段的地表比辐射率，098672、098990；IVV1V裸土在波段的地表比辐射率，096767、097790；ISIS3S32像元的植被覆盖度；VP归一化植被指数,通常辽宁地区001，086。NDVIMINNDVIMAXVIDB21/XXXXXXXXX6、植被、裸土的辐射比率，VRSVVPR073926VSPR0836297热辐射校正。D32MERSI单通道算法20321SENORSLT211142SERSENORC22SENORSRTL式中TS地表温度；传感器接收到的热辐射亮度；SENORL亮度温度；SRT有效波长,1125；M地表比辐射率，见式78；、常数，。1C21248109SRWCMKC4210387、大气水汽含量的函数，见式2325。3321中间参数计算23925101380165202324676478225839423式中大气水汽含量（GCM2），见式16A附录A（资料性附录）NOAA/AVHRR地表温度监测通道相关参数表通道波长（M）波段星下点分辨率（KM）DB21/XXXXXXXXX71058068可见光112070110近红外11410301130远红外11511501250远红外11DB21/XXXXXXXXX8AB附录B（资料性附录）EOS/MODIS地表温度监测通道相关参数表通