landsat遥感影像地表温度反演教程

1、基于辐射传输方程的Landsat数据地表温度反演教程一、数据准备Landsa 8遥感影像数据一景，本教程以重庆市 2015年7月26日的二行列号为 （128，049）影像（LC8LGN00 为例。同时需提前查询影像的基本信息（详见下表）标识日期采集时间中心经度中心纬度LC8LGN002016/7/263:26:56注：基本信息在影像头文件中均可查询到，米集时间为格林并尼治时间。、地表温度反演的总体流程三、具体步骤1、辐射定标地表温度反演主要包括两部分，一是对热红外数据，二是多光谱数据进行辐射 定标。（1）热红外数据辐射定标选择 Radiometric Correction/Radiometri

2、c Calibrati on。在 File Select ion 对话框中， 选择数据 LC8LGN02_MTL_Thermql 单击 Spectral Subse选择 Thermal Infraredl (),打开 Radiometric Calibration面板。i rTLuaLl-hr坦Id i FTL 胡 |妙1囂 E3U瑯IJiulTiSretralZJJl&lLiSLiHL上IL.TADzhrciit Jlc ? lb： (I&LGH1 'lFTL.CI mfek fLiei Nfedu-n F di二 C'rTf st! "<&#

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4、E-iri cn 皆 EtlslvUy f Aference Chxirsl 林丘Uilrlcal LJeie Cllbntp Ixlstlui LineFictco'i赣 卩毗 Field CUlti-sn 巴二跟 Elel Ltzt sn.ee Ca 1 bra. Elcci 他-L X FfUdUI;汩 心】丄盯Til，si 4.-? ： Pnern H 1 Ti: sprsert IRafittr匸 Correct 1-onCcrrveTt CtplrK D«1i C'jsnver t Itittrlenve fir Croats- Ccoj41D3te Sy

5、st&i StrJjij < Crease UfVI Irb IHe 暫闻t(a叫6打 j Data-Sperific tiLitiea ' Uisjtrlpe J 凸灯 Que -e Itrriftc-O utput mt crLcve E±LOutput Date Type t'loatScale Fa. -I cr - 00Scale factor不能改变，否则后续 计算会报错。保持默认1即可。Ipply PLXASH Sfttings?utput Fllenane:r1 iDLstlay resulteOKCsncul(2)多光谱数据辐射定标选择

6、要校正的多光谱数据“ LC8LGN02_MTL_MultiSpectral进行辐射定标。因为后续需要对多光谱数据进行大气校正，可直接单击Apply Flaash Sett ings如下图。Radiometric Calibrst orJC.CtllhratlDii Tvpe 氐icii辻：此二OmcuT imsrleavie EIL TOutput Data 丁刃讦 I*loaf注意与热红外数据辐射定标是的差 别，设置后Scale factor值为。Scale Factor ° 10AppLy FLAASH SsltliigbCutput F i 1 enaro e:L'is

7、play resuliOKCrtkpI2、大气校正本教程选择Flaash校正法。FLAASH Atmospheric Correction双击此工具， 打开辐射定标的数据，进行相关的参数设置进行大气校正。注意：如果在多光谱数据辐射定标时 Scale factor值忘记设置，可在本步骤中打 开辐射定标数时设置single scale faceorfi为，若已设置，则默认值为 1即可。-驚 Radiance Seale Factors1）In put Radia nee Image打开辐射定标结果数据；2）设置输出反射率的路径，由于定标时候；3）设置输出FLAASH校正文件的路径，最优状态：路径所

8、在磁盘空间足够大；4）中心点经纬度 Scene Center Location自动获取；5）选择传感器类型：Landsat-8 OLJ其对应的传感器高度以及影像数据的分辨 率自动读取；6）设置研究区域的地面高程数据;7）影像生成时的飞行过境时间：在layer manager中的Lc8数据图层右键选择View Metadata，浏览time字段获取成像时间；DATE_ACQUIRED = 2013-05-12注：也可以从元文件“”中找到，具体名称:SCENE_CENTER_TIME = 02:;55:8）大气模型参数选择：Sub-Arctic Summer （根据成像时间和纬度信息选择）；9）气

9、溶胶模型 Aerosol Model： Urban，气溶胶反演方法 Aerosol Retrieval: 2 band （ K-T）；10）其他参数按照默认设置即可11）多光谱参数设置中,K-T反演选择默认模式：Defaults->Over-La nd Retrieval sta ndard（ 600:2100）波谱响应函数：默认指向把它重新指向：注：这是因为版本的一个小bug，即Classic中的L8的波谱响应函数不正确，另外一个一劳永逸的方法是：将“ExelisENVI51resourcefilterfuncs”中的 和两个文件拷贝覆盖：“ ENVI51classicfilt_fun

10、c”中的两个文件。否则SWIR1波段大气校正后的结果全为0。见下图12)高级参数设置：根据内存大小设置 Tile Size( Mb): 100(8g物理内存), 其他参数默认即可，详细见下图经过FLAASH校正的影像基本去除了空气中水汽颗粒等因子的影响，植被的波 谱曲线趋于正常。3、地表比辐射率计算(1)植被覆盖度计算计算植被覆盖度Fv采用的是混合像元分解法，将整景影像的地类大致分为水 体、植被和建筑，具体的计算公式如下：FV = (NDVI- NDVISHNDVIV - NDVIS)其中，NDVI为归一化差异植被指数，取 NDVIV =和NDVIS =，且有，当某个像 元的NDVI大于时，F

11、V取值为1;当NDVI小于，FV取值为0。利用ENVI主菜单->Basic Tools->Band Math在公式输入栏中输入：(b1 gt *1+(b1 It *0+(b1 ge and bl le *(/选择 NDVI 图像(2)地表比辐射率计算 根据前人的研究，将遥感影像分为水体、城镇和自然表面 3 种类型。本专题采 取以下方法计算研究区地表比辐射率：水体像元的比辐射率赋值为，自然表面 和城镇像元的比辐射率估算则分别根据下式进行计算：£ surface = + -£ building = + -式中，£ surface和£ buildi

12、ng分别代表自然表面像元和城镇像元的比辐射率。利用ENVI主菜单->Basic Tools->Band Math在公式输入栏中输入：(b1 le 0)*+(b1 gt 0 and b1 lt * + *b2 - *b2*b2)+(b1 ge * + *b2 - *b2*b2)b1： NDVI值；b2：植被覆盖度值。得到地表比辐射率数据。4、计算相同温度下黑体的辐射亮度值卫星传感器接收到的热红外辐射亮度值 L入由三部分组成：大气向上辐射亮度 LT,地面的真实辐射亮度经过大气层之后到达卫星传感器的能量；大气向下辐 射到达地面后反射的能量。卫星传感器接收到的热红外辐射亮度值的表达式可 写

13、为(辐射传输方程)：LX =+ B1T& 儿 J -t + L T这里，£为地表辐射率，TS为地表真实温度，B(Ts)为普朗克定律推到得到的黑 体在Ts的热辐射亮度，T为大气在热红外波段的透过率。则温度为 T的黑体在 热红外波段的辐射亮度B(Ts)为：B(TS) = L - Lt- t-£1)L J / t-£在NASA官网仲输入成影时间以及中心经纬度，贝U会提供上式中所需要的参 数。本专题输入的数据是重庆市地区 2016年 7月 26日格林尼治时间时间 03： 26,平均气温C ,气压MP,相对湿度%，Landsat 8 0L影像，影像中心的经纬 度为：

14、 N,pitfkafar tAuch you 卉imh calculate atwostheri; trensnission and wllinE radiancE :重庆属中纬 度夏季天气Yrfl：21FGJT Hour: C3V mh:Dry： IQKlmre： Z6UseUr:Latl-tudff； 23E5945* jx- i5 Southl jr FirT» - ir FsrtatmocrKerlc profile fnr closest integer lat/lotij 53 int crralsTed aam:st>heric profile far cv/en

15、 1st/lang A 心选择基于精确信息数 据0 U旳 rd d-'ati tude sunmer standsid ztirostiherc far 'jpper ai rec spheric LTofile 力匸 Use md_la+itudc printer standard atinnsphcTc far iprpcr I0 UseUseUseOulpul uiily atmespheric prol'ilej dLu uut cal匚til担l兰 effectl'/e riidlaziuesLarNsat g TIFSID satxtipl irem

16、cin北Lan呂雪且t F HsGd & 勻迂亡 tTD.l re：sp=n空 EuruT LauJlsat 匚1 Esridl 0 fejpculfal 工匕甘pause .urvuLandsat 8数据，波段10Uptj.ona.1:; SvarfELce Cndiflans工于尸?迓 da net jjrtFr ssjrfejtfti(?Jir尹航hut" Fitrci? EFwfifjzG-LT irj Jj 沁Ifdft?号urf品旷*77 fdur utw沁十上mnr 加H ie 咅ntt?re/Al tl tilde (ki):TcnipcrHtue (C);|

17、d 351Pressure tnfo):/5&035(31 02Eelalivc Hjuridity 'X);园49ReselI ts mil be sent to the fol Jawing address: En-al 1: |CilciilirttCJ3Fie ds得到下图参数图：大气在热红外波段的透过率 T为，大气向上辐射亮度LT为W/(m2sr仏m)大气向下辐射亮辐射亮度LJ为(m2 - sr m)利用ENVI主菜单->Basic Tools->Band Math在公式输入栏中输入：(1-b1) *7,52) / (*b1)b1: 60m分辨率的地表比辐射率值