[发明专利]时序热红外遥感地表温度/发射率同时反演的方法及系统

权利要求书

1.一种时序热红外遥感地表温度/发射率同时反演的方法，包括：

对热红外遥感的时序数据进行热红外大气校正，获取静止卫星时序的热红外地表出射辐射数据；

获取地表温度和发射率的初值；以及

根据地表温度和发射率的初值以及热红外地表出射辐射数据，采用线性化表征温度变化，进行地表温度和发射率同时反演；

其中，所述采用线性化表征温度变化采用的是一天中存在无云覆盖、大气状态稳定的时间段内的时序观测数据，采用线性化表征温度变化得到温度的线性化表达式，该线性化表达式满足：

T_i＝T₀+K·(t_i-t₀)

其中，t₀和t_i是初始时刻和第i时刻的当地时间，T₀和T_i是初始时刻和第i时刻的温度，K是斜率；

所述进行地表温度和发射率同时反演为根据所述地表温度和发射率的初值以及热红外地表出射辐射数据，并结合温度的线性化表达式求解每日时序地表出射辐射与地表温度线性化表征的联合方程组，所述联合方程组满足：

其中，t₀为初始时刻；t_i为第i个观测时刻；λ为波长；为第i个观测时刻对应的地表出射辐射；为第i个观测时刻对应的地表等效温度；为第i个观测时刻对应的地表温度；ε(λ)为地表发射率；B为普朗克函数；为第i个观测时刻对应的大气下行辐射；

针对无云、大气波动较大、导致地表温度的时序变化难以满足线性化的情况，采用单个时刻观测数据进行反演，包括：基于地表发射率在一天中变化很小的假设，利用无云覆盖、大气状态稳定的时间段内的时序观测数据求解出来的地表发射率，将地表发射率作为一个恒量，用作其他时刻的地表发射率，然后基于普适性劈窗算法对地表温度进行反演。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述获取地表温度的初值包括：采用普适性劈窗算法，利用热红外双通道数据进行地表温度的初值计算，该地表温度的初值计算满足：

ε＝(ε_i+ε_j)/2

Δε＝ε_i-ε_j

其中，T_s⁰为地表温度的初值；ε_i和ε_j为i和j相邻两热红外通道的地表发射率；ε为两个通道发射率的平均值；Δε为两个通道发射率的差值；T_i和T_j为两个相邻热红外通道的亮度温度；a₀、a₁、a₂、a₃、a₄、a₅、a₆为系数。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述普适性劈窗算法的系数的获取方法如下：

基于大气辐射传输模型，在大气廓线数据库支持下，设置地表温度、地表发射率，结合传感器通道响应函数，对卫星入瞳亮度温度进行模拟；利用模拟的传感器入瞳亮度温度数据及其对应的地表温度通过多元回归拟合确定拟合系数。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述获取发射率的初值包括：利用中分辨率成像光谱仪热红外地表发射率产品，通过光谱匹配和空间匹配获取静止卫星热红外通道地表发射率的初值。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述对热红外遥感的时序数据进行热红外大气校正，获取静止卫星时序的热红外地表出射辐射数据，包括：

利用欧洲中期天气预报中心提供的大气廓线产品，结合静止卫星像元经纬度，利用双线性空间插值方法，获取静止卫星空间格网大气廓线；

利用大气辐射传输模型，结合静止卫星像元观测角度、经纬度及太阳角度的信息，获取每日四个时刻静止卫星空间格网大气参数；以及

基于静止卫星时序热红外数据，基于温度昼夜变化模型拟合时间域上的温度变化，插值得到因云或数据缺失像元的温度数据，获取静止卫星时序热红外地表出射辐射数据；

其中，所述大气参数包括：大气上行辐射、大气下行辐射以及大气透过率。