[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

说明书

本发明公开了一种时序热红外遥感地表温度/发射率同时反演的方法及系统。其中，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。该方法提高了地表温度/发射率获取的精度，并且突破了现有算法中对于地表发射率、大气水汽含量、大气底层温度已知，大气校正完备以及两个时刻温度差足够大等条件的限制。

技术领域

本公开属于定量遥感技术领域，涉及一种时序热红外遥感地表温度/发射率同时反演的方法及系统。

背景技术

热红外遥感对地观测技术作为空间对地观测技术的一种重要观测手段，因其几乎不受时间、地域、环境限制、可全天时对地观测的优势，在全球温度和气候变化研究中发挥着举足轻重的作用。精确的地表温度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掌握其长期的变化。国际地圈生物圈计划将地表温度列为优先测定的参数之一。

热红外(8μm～14μm)遥感地表温度/发射率反演一直是定量热红外遥感地表参数反演的热点与难题之一。这是因为即使假设大气纠正已经精确进行，热红外波段温度与发射率分离仍然是一个病态问题，即给定N个通道的观测辐射亮度，总有N+1个未知数(N个通道的发射率和1个温度)需要求解。

目前热红外遥感地表温度反演方法主要有：(1)单通道反演算法；(2)劈窗算法；(3)两温算法；(4)ASTER温度/发射率分离算法；(5)MODIS日夜算法；(6)高光谱热红外温度/发射率分离算法等。单通道算法就是采用单个热红外通道、单个观测时间的数据反演地表温度的算法，适用于如Landsat TM/ETM+、HJ-1B等具有一个热红外通道的传感器；劈窗算法是利用大气窗口10μm～13μm里，两个相邻通道上大气的吸收作用不同，通过两通道测量值的各种组合来剔除大气影响来反演地表温度；两温算法是在大气精确校正条件下，假定两个时刻发射率不变，减少未知数，使方程数目大于未知数数目，同时求解地表温度和地表发射率；ASTER TES算法通过利用5个热红外通道，探索相对发射率差值与最小发射率之间的关联关系进行发射率和温度的同时反演，存在的缺点是发射率谱之间的经验关系对于植被/水体等发射率波谱之间较为平缓的地类精度较低；MODIS日夜算法是利用MODIS中红外和热红外7个波段的白天和晚上两次观测数据组成14个非线性方程组，通过统计回归和最小二乘拟合方法求解这14个方程，反演地表温度和发射率，但日夜算法的假设条件较多，诸如假设MODIS的探空通道及其相应的算法能够提供大气水汽和温度廓线、地表发射率在白天和晚上是一样的，并且假设地表朗伯等。因此，亟需提出一种热红外遥感地表温度的反演方法，能够克服以上缺陷。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种时序热红外遥感地表温度/发射率同时反演的方法及系统，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了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。

在本公开的一些实施例中，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，该线性化表达式满足：

T_i＝T₀+K·(t_i-t₀)