热红外数据反演地表温度.pptx

卫星反演LST的现状和展望 李召良 主要内容 背景介绍基础理论背景反演LST的各种算法验证卫星反演LST的三种方法未来发展和展望 背景介绍 LST的重要性 地面测量空间测量 LST测量方式转变 在大气传输过程中 地表热辐射能通过3 5 m和8 14 m两个窗口 这也是大多数传感器的设计波段范围 3 5 m和8 14 m两个窗口分别为TIR和MIR的波段 热红外数据 TIR 通过辐射传输方程和LST联系起来 为了更好的从局域尺度理解地球系统同时得到高于10 精度的蒸散量数据 LST的精度要求小于1K 然而直接从TIR光谱区域的辐射发射估计LST是有困难的因为从卫星上的辐射计来测量辐射不仅依赖于地表参数 同时也有大气影响 除了辐射计刻度和云量 还需要考虑发射率和大气订正 陆地表面的强非均质性地表温度的复杂性 空间测量 基础理论背景 普朗克定律 维恩位移定律 是黑体的分光辐出度 是温度T k 和波长的函数 C1和C2是物理常数 辐射传输方程RTE 分别代表天顶角和方位角 从空间测量LST的困难和问题 1 从空间测量LST是数学未定的和未解决的 2 仪器噪声和错误在大气订正中对LST获取的精度影响很大 3 在测量的辐射中很难解耦LST LSE 陆地表面发射率 和向下的大气辐射 4 大气订正很难实施 5 白天 反射的太阳辐射很难去除中红外数据 6 如何物理的介绍LST测量结果是一个关键问题 7 验证在传感器的像素尺度上星载测量的LST是一个挑战性问题 反演LST的算法 LST算法 LSEs已知 可以归为三类 单通道法 多通道法 多角度法LSEs未知 可归为这三类 逐步获取法同步获取LSEs和已知大气信息的LST同步获取未知大气信息 已知LSEs 单通道法也称为模式发散法 利用卫星传感器单通道得到的辐射 选择大气窗区 订正大气衰减和发射后大气辐射 精度问题 缺点 高质量的辐射传输代码 需要已知LSEs的信息 精确的大气廓线和充分考虑对流层影响 多通道法考虑到单通道法需要已知LSEs 精度高的RTM和大气廓线 这些需求在实际中很难满足 由应用于海洋 利用在11和12 m的相邻通道中的不同大气吸收 所谓的分裂窗 SW 算法 不需要任何的大气廓线信息 获得SST的方法推算出得到LST的算法 这些算法假设LSEs在SW通道是已知的 多通道法 不同的SW算法线性分裂窗算法在两个相邻的TIR通道i j 11 12 5um 中相对于温度和波长线性化RTE 非线性分裂窗算法其中ck和ak等同 ak是系数 取决于响应函数gi gj和两通道的发射率以及蒸散量WV和观测角度VZA 这一方法反演LST的精度取决于如何正确选择ak系数 ak的参数化方案 仅考虑地表比辐射率 LSEs 考虑LSEsandWV 同时考虑LSEs WV andVZA 多角度法和SW法原理一致 多角度法在给定的通道的不同的观测角度上不同的通道长度基于不同的大气吸收 Sobrinoetal 1996 提出线性 Sobrinoetal 2004c 提出剔除WV的影响的非线性修正算法 三种方法的比较 未知LSEs的情况 逐步获取法 LSE是半经验的 取决于大气订正MIR和TIR辐射估计或者可见光 近红外测量 估计LST 使用任何单一 多通道 SW 或多角度 双角 3 1节中描述的检索方法 包括分类 发射型方法 CBEM 植被指数发射方法 NBEM 温度独立光谱指数方法 TISI 已知大气信息 同步LST和LSE获取法包括TTM法 D N法 GBE法 TES法 ISSTES法 LECTES法LST LSEs和大气廓线的同步获取包括ANN法 TSRM 验证卫星反演LST的方法 验证是一个独立的评估反演数据不确定性的过程 没有验证 方法 算法和反演参数不能使用 主要包括一下三种方法T basedR based交叉验证法 T based R based大气RTM使用卫星反演LST 大气廓线和LSEs作为初始参数模拟TOA辐射 交叉验证法没有大气廓线 地面LST测量和前面两个方法都不能用的情况下 未来的发展与展望 解决方法 一系列的LST模型 在各种天气条件下都必须发展包括角归一化和时间的标准化等用于生产长期的 时间规范和角度规范一致的LST产品 谢谢 产品的积分和产品的乘积相等 这个假设只有在积分范围内变量是常数