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单通道算法地表温度反演的若干问题讨论——以Landsat系列数据为例

徐涵秋 林中立 潘卫华

徐涵秋, 林中立, 潘卫华. 单通道算法地表温度反演的若干问题讨论——以Landsat系列数据为例[J]. 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2015, 40(4): 487-492. doi: 10.13203/j.whugis20130733
引用本文: 徐涵秋, 林中立, 潘卫华. 单通道算法地表温度反演的若干问题讨论——以Landsat系列数据为例[J]. 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2015, 40(4): 487-492. doi: 10.13203/j.whugis20130733

单通道算法地表温度反演的若干问题讨论——以Landsat系列数据为例

doi: 10.13203/j.whugis20130733
基金项目: 国家科技支撑计划资助项目(2013BAC08B01 05)
详细信息
    作者简介:

    徐涵秋,博士、教授。主要从事遥感信息处理与应用研究。

  • 中图分类号: TP79

  • 摘要: 目的 在地表温度反演中,Jiménez Muoz和Sobrino开发的单通道(SC)算法因其需要的实时大气参数少而被广泛应用。由于SC算法在2003年提出时只提供了针对LandsatTM的大气参数,导致许多后续基于ETM+数据的地表温度计算也都采用TM的大气参数。即使SC算法于2009年提出了改进版,但这一混用现象仍未改观。因此,基于实测地表温度,以Landsat5/7/8号卫星的热红外数据为例比较了2003和2009版的算法,探讨了Planck函数、λ取值和大气参数等常见问题。结果表明,2009版的算法明显提高了ETM+地表温度反演的精度,且以采用Planck函数和USGS提供的λ值时所获得的平均精度最高。在当前,如果要用SC算法来反演Landsat8的地表温度,可在大气水汽含量较低时选用TIRS10波段来单独进行。
  • [1] Georgescu M,Moustaoui M,Mahalov A,etal.Summer timeClimateImpactsofProjected Mega politanExpansioninArizona[J].犖犪狋狌狉犲犆犾犻犿犪狋犲犆犺犪狀犵犲,2013,3(1):37 41[2] NicholJ.RemoteSensingofUrbanHeatIslandsbyDayandNight[J].犘犺狅狋狅犵狉犪犿犿犲狋狉犻犮犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵犪狀犱犚犲犿狅狋犲犛犲狀狊犻狀犵,2005,71(5):613 621[3] Jiménez MuozJC,SobrinoJA.A GeneralizedSingle channelMethodforRetrievingLandSurfaceTemperaturefromRemoteSensingData[J].犑狅狌狉狀犪犾狅犳 犌犲狅狆犺狔狊犻犮犪犾犚犲狊犲犪狉犮犺,2003,108(D22):4688,doi:10.1029/2003JD003480[4] QinZ,KarnieliA,BerlinerP.A Mono windowAl gorithmforRetrieving LandSurfaceTemperaturefromLandsatTM DataandItsApplicationtotheIsrael EgyptBorderRegion[J].犐狀狋犲狉狀犪狋犻狅狀犪犾犑狅狌狉狀犪犾狅犳犚犲犿狅狋犲犛犲狀狊犻狀犵,2001,22(18):3719 3746[5] Jiménez MuozJC,SobrinoCJ,SoriaJA,etal.RevisionoftheSingle channelAlgorithmforLandSurfaceTemperatureRetrievalfrom LandsatTher mal infraredData[J].犐犈犈犈犜狉犪狀狊犪犮狋犻狅狀狊狅狀犌犲狅狊犮犻犲狀犮犲犪狀犱犚犲犿狅狋犲犛犲狀狊犻狀犵,2009,47(1):339 349[6] SobrinoJA,Jiménez MuozJC,SoriaG,etal.Land Surface Emissivity Retrievalfrom DifferentVNIRandTIRSensors[J].犐犈犈犈犜狉犪狀狊犪犮狋犻狅狀狊狅狀犌犲狅狊犮犻犲狀犮犲犪狀犱犚犲犿狅狋犲犛犲狀狊犻狀犵,2008,46(2):316 327[7] ICESS.MODIS UCSB EmissivityLibrary[OL].http://www.icess.ucsb.edu/modis/EMIS/html/em.html,2013[8] NicholJ.An Emissivity Modulation MethodforSpatialEnhancementofThermalSatelliteImagesinUrbanHeatIslandAnalysis[J].犘犺狅狋狅犵狉犪犿犿犲狋狉犻犮犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵犪狀犱 犚犲犿狅狋犲犛犲狀狊犻狀犵,2009,75(5):547 556[9] BarsiJA,SchottJR,PalluconiFD,etal.Valida tionofa Web based AtmosphericCorrection ToolforSingleThermalBandInstruments[C].SPIE,SanDiego,CA,2005[10]USGS.Landsat8(L8)OperationalLandImager(OLI)andThermalInfraredSensor(TIRS)Cali brationNotices[OL].http://landsat.usgs.gov/calibration_notices.php,2013[11]USGS.WhataretheBand DesignationsfortheLandsatSatellites? [OL].http://landsat.usgs.gov/band_designations_landsat_satellites.php,2013[12]ChanderG,MarkhamBL,HelderDL.SummaryofCurrentRadiometricCalibrationCoefficientsforLandsatMSS,TM,ETM+,andEO 1ALISen sors[J].犚犲犿狅狋犲犛犲狀狊犻狀犵狅犳犈狀狏犻狉狅狀犿犲狀狋,2009,113(5):893 903[13]CollC,GalveJM,SánchezJM,etal.ValidationofLandsat7/ETM+ ThermalBandCalibrationandAtmosphericCorrection with Ground Based Meas urements[J].犐犈犈犈 犜狉犪狀狊犪犮狋犻狅狀狊狅狀 犌犲狅狊犮犻犲狀犮犲犪狀犱犚犲犿狅狋犲犛犲狀狊犻狀犵,2010,48(1):547 555554 第40卷第4期 徐涵秋等:单通道算法地表温度反演的若干问题讨论———以Landsat系列数据为例犛狅犿犲犐狊狊狌犲狊犻狀犔犪狀犱犛狌狉犳犪犮犲犜犲犿狆犲狉犪狋狌狉犲犚犲狋狉犻犲狏犪犾狅犳犔犪狀犱狊犪狋犜犺犲狉犿犪犾犇犪狋犪狑犻狋犺狋犺犲犛犻狀犵犾犲犮犺犪狀狀犲犾犃犾犵狅狉犻狋犺犿犡犝犎犪狀狇犻狌1 犔犐犖犣犺狅狀犵犾犻1,2 犘犃犖 犠犲犻犺狌犪31 CollegeofEnvironmentandResources,FuzhouUniversity,Fuzhou350108,China2 FujianProvincialKeyLaboratoryofRemoteSensingofSoilErosion,Fuzhou350108,China3 InstituteofMeteorologicalScienceofFujianProvince,Fuzhou350001,China犃犫狊狋狉犪犮狋:Thesingle channelalgorithm(SC)developedbyJiménez MuozandSobrinoin2003hasbeenfrequentlyusedinretrievinglandsurfacetemperature(LST).However,manystudiesemployedtheLandsatTM’satmosphericparametersfortheLSTretrievalofETM+thermaldatabecausetheparametersforETM+ werenotprovidedin2003.AlthoughJiménez MuozandSobrinorevisedtheSCalgorithmandprovidedtheatmosphericparametersspecializedforETM+in2009,suchmisusingstillnotchanges.Therefore,thispapercomparedtheLSTsretrievedfrom LandsatTM/ETM+/TIRSthermaldatawiththeSC’s2003and2009versions,discussedthecorrectusageofthePlanckfunctionandwavelengthvalue,andexploredthepotentialoftheSCforretrievingLSTfromLandsat8TIRSdata.Resultsshowthatthe2009versioncanachievehigheraccuracyaveragelyforETM+thermaldatathanthe2003version,whencalculatedusingwavelengthvalueprovidedbyUSGSandthebrightnesstemperaturecomputedwithPlanckfunction.ThisstudyalsorevealsthatatthisstagetheLSTofLandsat8couldberetrievedusingtheSC withTIRSband10.Thiscouldbeachievedwhentheatmosphericwatervaporcontentisrelativelylow.犓犲狔狑狅狉犱狊:single channelalgorithm;landsurfacetemperature;thermal infraredremotesensing犉犻狉狊狋犪狌狋犺狅狉:XU Hanqiu,PhD,professor,specializesinremotesensingofenvironmentandresources.Email:hxu@fzu.edu.cn犉狅狌狀犱犪狋犻狅狀狊狌狆狆狅狉狋:TheNationalScienceandTechnologySupportingProgram,No.2013BAC08B01 05.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-12-02
  • 修回日期:  2015-04-05
  • 刊出日期:  2015-04-05

单通道算法地表温度反演的若干问题讨论——以Landsat系列数据为例

doi: 10.13203/j.whugis20130733
    基金项目:  国家科技支撑计划资助项目(2013BAC08B01 05)
    作者简介:

    徐涵秋,博士、教授。主要从事遥感信息处理与应用研究。

  • 中图分类号: TP79

摘要: 目的 在地表温度反演中,Jiménez Muoz和Sobrino开发的单通道(SC)算法因其需要的实时大气参数少而被广泛应用。由于SC算法在2003年提出时只提供了针对LandsatTM的大气参数,导致许多后续基于ETM+数据的地表温度计算也都采用TM的大气参数。即使SC算法于2009年提出了改进版,但这一混用现象仍未改观。因此,基于实测地表温度,以Landsat5/7/8号卫星的热红外数据为例比较了2003和2009版的算法,探讨了Planck函数、λ取值和大气参数等常见问题。结果表明,2009版的算法明显提高了ETM+地表温度反演的精度,且以采用Planck函数和USGS提供的λ值时所获得的平均精度最高。在当前,如果要用SC算法来反演Landsat8的地表温度,可在大气水汽含量较低时选用TIRS10波段来单独进行。

English Abstract

徐涵秋, 林中立, 潘卫华. 单通道算法地表温度反演的若干问题讨论——以Landsat系列数据为例[J]. 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2015, 40(4): 487-492. doi: 10.13203/j.whugis20130733
引用本文: 徐涵秋, 林中立, 潘卫华. 单通道算法地表温度反演的若干问题讨论——以Landsat系列数据为例[J]. 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2015, 40(4): 487-492. doi: 10.13203/j.whugis20130733
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