landsat-遥感影像地表温度反演教程(大气校正法)

1、基于辐射传输方程的Landsat数据地表温度反演教程、数据准备Landsa 8遥感影像数据一景，本教程以重庆市 2022年7月26日的二行列号为同时需提前查询影像的根本信息详见下表标识日期采集时间中心经度中心纬度LC81280402022208LGN002022/7/263:26:56106.1128830.30647注：根本信息在影像头文件中均可查询到，采集时间为格林尼治时间、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局部，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Sei Kt InpLZt File:穷書petir川和ubn1 Pile

2、lnljriitl-.n-fluiitsriTr.aimi 6 工 teHlf ELEPaiizhr oid lcJlhldSLCH i ffTl lLttijjThecal izafrixed Z .12. QCDOJM.lt All塾昭沁JUMSBI?：il E 2tcTLi7IT: o：i_m L tvUIC1 i ail SuhEEd r.-iLWter of 15 ?elecT；ea： iClwi Igiihr 3 - adit c Ct i tnfiiiply GilEt and Otrse!ithef L 亠 dffe 匸 11 rh. ?lcd&jle 4(Lnii-ptw-r

3、i C-nTrFft s-nOJlelfc AtLi6?rer5c 匚GTTbiHr 兀 口 iJChllliratE AWE nJCallhrsTe TIN書-f rr iHw inti I ： ci：ion Earl Eufc 1 rai匚t len*3 EnlltlvliyKciMuftB : End s x ivi 1 y 19on al l?a：1 L :nEnlEJ；lVi. Tj Rexercn:e Cfliilsriilany/1_-；v ；TOeriiLaL Atmostlitrlc C irrectlonR bJ Set- MnrugEiEnt 耐 Gnm- f-itpin

4、 Oit 彗匚:-nwrt irfcrtrleavt*f Cre a.t e CoonJlrite ST5t eei CifLig OreirB tm Mera Rle讯“ T Lrrr1 Tat aEpe c Lfl c UtL1.5t 5es LiCfiTTlp* Etn j Queue ihtuecr，否那么后续。保持默认1即可。台匕进行辐射定标。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,如以下图。2、大气校正本教程选择Flaash校正法。FLAASH Atmospheric Correction，双击此工 具，翻开辐射定标的数据，进行

5、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0.1，假设已设置，那么默认值为1即 可。Radiance Scale Factors1) In put Radia nee Image翻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 OLI;其对应的传感器高度以及影像数据的分辨

6、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 manage冲的Lc8数据图层右键选择View Metadata，浏览time字段获取成像时间；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k 匚orrection ModelParametersFL4AE.H11多光谱参数设置中,K-T反演选择默认模式：Defaults-Over-Land Retrieval s

7、tandard 600:2100波谱响应函数：默认指向Program FilesExelisENVI51classicfilt_fu ncla ndsat8_oli.sli把它重新指向：.Program FilesExelisENVI51resourcefilterfu ncsla ndsat8_oli.sli注：这是因为ENVI5.1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“ ExelisENVI51resourcefilterfu ncs 中的 Landsat8_oli.sli和 Landsat8_oli.hdr两个文件拷贝覆盖：“.

8、ENVI51classicfilt_func 中的两个文件。否那么SWIR1波段大气校正后的结果全为0。见以下图.spectra Settings12高级参数设置：根据内存大小设置Tile Size Mb： 1008g物理内存，其他参数默认即可，详细见以下图H 昨抽矶叙:乂5阳9llacSilt!；Use 屯阳口ejij匚卩 C-jnectldtrsn lesolut!. wi 5* |HijlilFcattiT IkdelJiILj.IsT *Huiter 孔 m jjarP-sr Men-nalir LmIMw nfitPurienta | hb LA-Zenith XnlE】的0(LOO

9、IzlBLjth “叩DOrUse I1L cd PracEssijic iehi 111 口丄已 鈕工上 胸却幼眉FuLl Scent Ee-eftn SizaL亡 Ptctim Porliai-ie |Oltput SetJiKlaftcfl SchLt Factnr 1000 JiutoatliciLHy Eave T=ip_at e fl lie 丫日 ll Output Di a grazt lc Itln ! ITat Caawl |经过 FLAASH 校正的影像根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

10、 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- NDVIS) (NDVIV - NDVIS)其中， NDVI 为归一化差异植被指数，取 NDVIV = 0.70 和 NDVIS = 0.00 ，且 有，当某个像元的NDVI大于0.70时，FV取值为1;当NDVI小于0.00, 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 0.7)*1+(b1 lt 0.05)*0+(b1 ge 0.05 and b1 le 0.7)*(b1-0.05)/(0.7-0.05)b

11、1: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、城镇和自然外表 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0.995，自然外表和城镇像元的比辐射率估算那么分别根据下式进行计算：surface = 0.9625 + 0.0614FV - 0.0461FV2cbuildi ng = 0.9589 + 0.086FV - 0.0671FV2式中，&surface和dbuilding分别代表自然外表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)*0.995+

12、(b1 gt 0 and b1 lt 0.7)*(0.9589 + 0.086*b2 - 0.0671*b2*b2)+(b1 ge 0.7)*(0.9625 + 0.0614*b2 - 0.0461*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入由三局部组成：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 写为辐射传输方程：LX = s) +(T- & )L J -t + L T

13、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。那么温度为 T的黑体在热红外波段的辐射亮度B(Ts)为:B(Ts) = L -XLt t -旬)L J / t &在NASA官网(：)中输入成影时间以及中心经纬度，那么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2022年7月26日格林尼治时间时间03: 26,平均气温32.601 T，气压961.841 MP,相对湿度63.689%, Landsat 8 OLI 影像，影像中心的经纬度为：30.30647 N, 106.11288E重庆属中纬度夏季天气Y

14、fat：20iiH Birth:|叶3IT Hour：1Hiirte：|茁ar=iEel:ers for i-uch srnu vrish caLculste trosyJeric TrznanisioR and upwelLille radiancE ：|2BC5S J Longituda; |l057359选择基于精确信息数* jx 紐jrth) - is Gir衲* jr Harf-ir FsnUse atnocjihflric profilt for closest int?ser latLons h心U?b intcTDclaed ai cm spheric profile fcr

15、given 1 or/lens hUse ini d-lati tude sunnieT standard atmosEhere for -ipper atmiisphETic profi 1 e 力匸口U=c mi 1- ati tudr wintcT tHndord atjrosphrr亡 ferr jp；p亡e Lan dsat 8数据，波段10Hf TT*EI j咒宀i“i厂门叮,仃外耳亠viiij二Use Lan日=7 Band H 蟄巴亡 tfj&l Teapmae!亡ur廿亡Ll= r& 巨pu-tTal 工亡占匸 l-j宙匕 .iiri启Output uijly aurobpt

16、ie-ric prof! 1 tj, do uul cal LulaltradlariLtsOp t i anal : Svirace C 匚idi 11 ons工f* Four 血fCjJcfz tzJir 工卫古prifi.-te寸 rurfejtf Jirfz Ti the fclJwrin 工由丫三EnaiJ.:CalcubltClear8 Field；得到以下图参数图：大气在热红外波段的透过率t为0.41,大气向上辐射亮度L伪5.23 W/(m2 sr 卩m)大气向下辐射亮辐射亮度L J为7.52W/(m2 sr。卩m)利用ENVI主菜单-Basic Tools-Band Math,在公式输入栏中输入：b2-5.23-0.41* 1-b1*7,52/ 0.41*b1b1: 60m分辨率的地表比辐射率值；b2:表示热红外波段的辐射定标值。得到了温度为T的黑体在热红外波段的辐射