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

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

¹ 福州大学环境与资源学院,福建福州,350108;² 福建省水土流失遥感监测评价重点实验室,福建福州,350108;³ 福建省气象科学研究所,福建福州,350001

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。
- 单通道算法 /
- 地表温度 /
- 热红外遥感

[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.

[1]	许慧慧, 高美玲, 李振洪, 胡羽丰. 多源地表温度估算近地表气温的精度对比 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2022, 0(0): 0-0. doi: 10.13203/j.whugis20210541
[2]	刘浩, 王广军, 谈明洪. 咸海面积萎缩对区域地表温度的影响 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2022, 47(7): 1113-1121. doi: 10.13203/j.whugis20200165
[3]	王爱辉, 杨英宝, 潘鑫, 胡解君德. 顾及时空特征的FY-4A云覆盖像元地表温度重建模型 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2021, 46(6): 852-862. doi: 10.13203/j.whugis20200039
[4]	卢阳, 杨建思, 黄昕, 杨其全, 马嵩. 面向局部气候带的城市形态对地表温度的影响 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2021, 46(9): 1412-1422. doi: 10.13203/j.whugis20200031
[5]	李恒凯, 吴冠华, 王秀丽. 面向开采扰动的离子型稀土矿区地表温度降尺度方法 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2021, 46(1): 133-142. doi: 10.13203/j.whugis20190022
[6]	许凯秋, 龚龑, 方圣辉, 汪韬阳. 高分数据辅助下的热红外遥感影像几何校正 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2020, 45(3): 426-431. doi: 10.13203/j.whugis20180089
[7]	魏然, 单杰. 城市地表温度影像时空融合方法研究 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2018, 43(3): 428-435. doi: 10.13203/j.whugis20150489
[8]	王斐, 覃志豪, 宋彩英. 利用Landsat TM影像进行地表温度像元分解 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2017, 42(1): 116-122. doi: 10.13203/j.whugis20140604
[9]	胡德勇, 乔琨, 王兴玲, 赵利民, 季国华. 利用单窗算法反演Landsat 8 TIRS数据地表温度 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2017, 42(7): 869-876. doi: 10.13203/j.whugis20150164
[10]	谭琨, 廖志宏, 杜培军. 顾及地面传感器观测数据的遥感影像地面温度反演算法 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2016, 41(2): 148-155. doi: 10.13203/j.whugis20130843
[11]	姚宜斌, 刘劲宏, 张豹, 何畅勇. 地表温度与加权平均温度的非线性关系 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2015, 40(1): 112-116.
[12]	占文凤, 陈云浩, 马伟, 周纪. 组分权重方法对城市目标方向亮温模拟的影响 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2010, 35(4): 436-440.
[13]	赵强, 杨世植, 乔延利, 麻金继. 利用MODIS红外资料反演大气参数以及表层温度的研究 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2009, 34(4): 400-403.
[14]	卢远, 华璀, 杨小雄, 韦燕飞. 基于ASTER数据的城市热环境效应定量分析 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2008, 33(3): 297-301.
[15]	毛克彪, 唐华俊, 周清波, 马柱国. 实用劈窗算法的改进及大气水汽含量对精度影响评价 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2008, 33(2): 116-119.
[16]	周纪, 陈云浩, 李京, 蒋卫国. 基于MODIS数据的雪面温度遥感反演 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2007, 32(8): 671-675.
[17]	杨贵军, 柳钦火, 刘强, 顾行发. 基于遗传自组织神经元网络的可见光与热红外遥感数据融合方法 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2007, 32(9): 786-790.
[18]	闫峰, 覃志豪, 李茂松, 王艳姣. 基于MODIS数据的上海市热岛效应研究 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2007, 32(7): 576-580.
[19]	张路, 廖明生, 盛辉. 基于正交变换的多通道遥感影像变化检测 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2004, 29(5): 456-460,469. doi: 10.13203/j.whugis2004.05.018
[20]	江芸, 李同文, 程青, 沈焕锋. 利用时空神经网络模型的长江经济带气温反演 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 0, 0(0): 0-0. doi: 10.13203/j.whugis20210192

点击查看大图

计量

文章访问数: 2531
HTML全文浏览量: 101
PDF下载量: 1416
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

留言板

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

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。

计量

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

¹ 福州大学环境与资源学院,福建福州,350108;² 福建省水土流失遥感监测评价重点实验室,福建福州,350108;³ 福建省气象科学研究所,福建福州,350001

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。

English Abstract

全文HTML

目录

留言板

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

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。

计量

出版历程

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

1 福州大学环境与资源学院,福建 福州,350108;2 福建省水土流失遥感监测评价重点实验室,福建 福州,350108;3 福建省气象科学研究所,福建 福州,350001

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。

English Abstract

全文HTML

目录

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。

¹ 福州大学环境与资源学院,福建福州,350108;² 福建省水土流失遥感监测评价重点实验室,福建福州,350108;³ 福建省气象科学研究所,福建福州,350001

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。