[发明专利]HJ-1B卫星中红外和热红外通道联合的地表温度反演方法

说明书

本发明涉及定量遥感技术领域，尤其是一种HJ‑1B卫星中红外和热红外通道联合的地表温度反演方法，包括如下步骤，（1）对卫星影像数据预处理，得到卫星入瞳辐射亮度数据、大气水汽含量和气溶胶光学厚度；（2）构建基于多维参数查找表的中红外地表反射太阳辐射反演，得到中红外地表反射太阳辐射反演产品；（3）利用植被覆盖度与地表比辐射率经验统计关系进行地表比辐射率反演，得到地表比辐射率；（4）利用（1）的大气水汽含量，（3）的地表比辐射率，对中红外和热红外数据进行地表温度反演，得到地表温度反演产品；有效提高了数据的利用率，解决了地表温度反演的不稳定性问题，提高了温度反演精度。

技术领域

本发明涉及定量遥感技术领域，尤其是一种HJ-1B卫星中红外和热红外通道联合的地表温度反演方法。

背景技术

地表温度遥感反演一直是定量红外遥感研究的热点与难点，目前热红外（8μm~14μm）与中红外（3μm~5μm）联合地表温度反演算法主要是基于温度无关光谱指数算法、日夜算法、基于中红外太阳角度纠正因子的中红外和热红外多通道地表温度反演算法。温度无关光谱指数算法和日夜算法都需要中红外和热红外两个通道的白天和夜间配套数据，十分不便；中红外太阳角度纠正因子的中红外和热红外多通道地表温度反演算法尽管考虑了太阳影响因素，但该方法难以精确剔除中红外地表反射太阳辐射影响，反演模型精度较低，因此，中红外和热红外通道联合地表温度反演时需要解决大气校正、太阳辐射、地表比辐射率反演和地表温度反演问题。

发明内容

为了解决现有技术所存在的不足，本发明提供了一种HJ-1B卫星中红外和热红外通道联合的地表温度反演方法，该发明有效提高了数据的利用率，解决了地表温度反演的不稳定性问题，提高了温度反演精度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，HJ-1B卫星中红外和热红外通道联合的地表温度反演方法，包括以下四个步骤：

步骤一、对HJ-1B卫星影像数据预处理，得到HJ-1B卫星入瞳辐射亮度数据、HJ-1B大气水汽含量和HJ-1B气溶胶光学厚度；

步骤二、利用步骤一的HJ-1B大气水汽含量、HJ-1B气溶胶光学厚度，结合地表高程DEM、太阳天顶角、观测天顶角、相对方位角、地表比辐射率，构建基于多维参数查找表的中红外地表反射太阳辐射反演，得到中红外地表反射太阳辐射反演产品；

步骤三、利用植被覆盖度与地表比辐射率经验统计关系进行地表比辐射率反演，得到地表比辐射率；

步骤四、利用步骤一的HJ-1B大气水汽含量、气溶胶光学厚度，步骤三的地表比辐射率，对HJ-1B中红外和热红外数据进行地表温度反演，得到HJ-1B地表温度反演产品。

一种HJ-1B卫星中红外和热红外通道联合的地表温度反演方法，包括数据预处理模块，地表比辐射率反演模块，中红外地表反射太阳辐射反演模块，地表温度反演模块；数据预处理模块与外界输入数据相连；中红外地表反射太阳辐射反演模块和地表比辐射率反演模块分别与数据预处理模块相连；地表温度反演模块分别与数据预处理模块、中红外地表反射太阳辐射反演模块和地表比辐射率反演模块均相连。

本发明的有益效果是，一种HJ-1B卫星中红外和热红外通道联合的地表温度反演方法，解决了现有技术方案中采用中红外和热红外通道反演地表温度时需要中红外和热红外两个通道、且白天和夜间两次观测数据的限制，有效提高了数据的利用率；解决了现有技术方案中采用单通道热红外数据反演地表温度时需要大气廓线或大气底层温度作为先验知识的限制；降低了现有利用两个相邻热红外通道由于通道间的相关性导致地表温度反演的不稳定性问题；通过基于大气水汽含量、气溶胶光学厚度、地表高程、太阳天顶角、观测天顶角、相对方位角的高精度估算太阳辐射，利用中红外和热红外通道对大气水汽吸收的差异实现大气效应校正，构建基于气溶胶、水汽综合要素分段拟合的地表温度反演模型，并最终反演地表温度，避免了现有地表温度反演产品中未考虑气溶胶影响导致反演方法精度在较高气溶胶条件时温度反演精度低的问题。