[发明专利]一种有效的MODIS地表温度角度校正方法

说明书

本发明公开了一种有效的MODIS地表温度角度校正方法，其中方法步骤包括：1、初步构建输入数据集；2、选择基于端元信息模型，对未校正的混合像元温度进行分解，得到植被和土壤组分的温度；3、确定反射率计算模型，进行反射率角度校正；4、在反射率角度校正的基础上，得到角度校正后的植被覆盖率；5、利用未校正混合像元温度分解得到的植被和土壤温度，结合角度校正后的植被覆盖率，得到角度校正后混合像元的地表温度。采用上述方案，使得同一景影像不同像元得到的温度值均为角度校正后的观测值，具有可比性，提高了遥感获取地表温度的实用价值。

技术领域

本发明属于地表温度遥感反演的技术领域，特别是涉及一种有效的MODIS地表温度角度校正方法。

背景技术

地表温度是表征地表过程变化的重要的特征物理量，是地表—大气能量交换的直接驱动因子，综合了地表与大气的相互作用以及大气和陆地之间能量交换的结果。精确的地表温度估算能够提供地表能量平衡状态的时空变化信息，不仅有助于评估地表能量与水文平衡、热惯量和土壤湿度，而且有助于获取全球表面温度及长期变化情况，因此，地表温度被广泛应用于地表能量平衡、气候变化和资源环境监测等研究领域。而由于地表温度的空间异质性，要获取区域和全球尺度上地表温度的时空分布，常规的地面定点观测难以实现，卫星遥感是非常有效的手段。

目前通过遥感手段获取地表温度时存在的一个主要问题是：通常将地表作为均质体，在反演过程中往往忽略地表温度本身的方向性。对于均一地表，这一假设是合理的；但对于非均匀地表覆盖的混合像元，其内部具有复杂组合结构且存在不同的组分，像元内部各组分在不同观测角度下的比例不同，同时各个组分间的多次散射也使得像元发射率依赖于观测方向，而导致同温像元的热辐射也表现出一定的角度效应。对于大角度观测传感器(如MODIS、AVHRR)来说，不同像元对应不同的观测角度，温度的角度效应将导致观测数据反演的同一景影像不同像元的温度缺乏可比性，从而影响遥感获取的植被和土壤温度的使用。

发明内容

为了解决上述技术问题中的不足之处，本发明提供了一种有效的MODIS地表温度角度校正方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种有效的MODIS地表温度角度校正方法，包括以下步骤：

步骤1：初步构建输入数据集；

步骤2：选择基于端元信息模型，对未校正的混合像元温度进行分解，得到植被和土壤组分的温度；

步骤3：确定反射率计算模型，进行反射率角度校正；

步骤4：在反射率角度校正的基础上，得到角度校正后的植被覆盖率；

步骤5：利用未校正混合像元温度分解得到的植被和土壤温度，结合角度校正后的植被覆盖率，得到角度校正后混合像元的地表温度。

所述的地表温度角度校正方法，其中，所述步骤1中，所述数据集包括气象数据(大气温度T_a、饱和水汽压、入射太阳短波辐射R_g、下行长波辐射L_sky)和遥感数据(MODIS反射率数据MOD09GA、BRDF数据MCD43D、地表温度数据MOD11_L2)。

所述的地表温度角度校正方法，其中，所述步骤2中，所述基于端元信息模型，根据土壤和植被含水量的极限值，模型包括四个极限端元：1)干燥裸土端元；2)干燥植被端元；3)湿润裸土端元；4)湿润植被端元。

所述的地表温度角度校正方法，其中，所述步骤2中，所述对未校正的混合像元温度进行分解，得到植被和土壤组分的温度，具体步骤为：

步骤2011：进行土壤-植被系统能量分解，得到土壤和植被组分的能量；

步骤2012：在得到土壤和植被组分能量的基础上，计算基于端元信息模型四个极限端元的地表温度；