[发明专利]一种定量模拟卫星观测热辐射中邻近效应大小的方法

说明书

本发明公开了一种定量模拟卫星观测热辐射中邻近效应大小的方法，步骤1：获取由邻近像元出发，在不同高度的传感器瞬时视场内发生一次散射后被该传感器接收到的辐射；步骤2：获取由邻近像元出发，被大气向下散射到目标像元，再被目标像元反射，进而被传感器接收到的辐射；步骤3：根据步骤1、步骤2中的结果，计算由邻近效应影响造成的辐射。本发明可以定量模拟不同成像条件下卫星观测热辐射的邻近效应，能够用来探讨邻近效应在何种情况下可被忽略，何种情况下必须被考虑，也能够用来研究邻近效应对现有地表温度反演算法的影响，为发展基于高空间分辨率热红外观测影像的新型地表温度反演算法提供技术支撑。

技术领域

本发明属于热红外定量遥感技术领域，尤其涉及一种定量模拟卫星观测热辐射中邻近效应大小的方法。

背景技术

经过数十年的发展，已有许多基于热红外遥感观测数据的地表温度反演算法被提出，它们大致可分为四类：单通道法、多通道法、多角度法和日/夜法。这些方法都是针对中低空间分辨率的卫星观测数据，通过对传统热红外辐射传输方程进行推导近似得来，但这些方法都没有考虑邻近像元效应的影响。随着传感器技术的发展，热红外观测影像的空间分辨率在不断提高，高空间分辨率热红外影像中包含的地表信息更加丰富、细腻。随之而来的是目标像元与邻近像元之间的辐射差异越来越明显，影像的空间异质性越来越大，这就造成高空间分辨率热红外影像中邻近效应的影响越来越显著。

在一些大气条件下，邻近效应将会对热红外卫星观测数据产生显著影响，要想进一步提高地表温度的反演精度，邻近效应对卫星观测数据的影响必须被考虑进地表温度反演算法中。要发展这样的反演算法，首先需要一种定量模拟卫星观测热辐射中邻近效应大小的方法作为理论支撑。然而，目前很少有学者定量研究热红外辐射传输过程中的邻近效应影响问题，也还没有专门定量研究热红外卫星观测数据中邻近效应大小的方法。

发明内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种定量模拟卫星观测热辐射中邻近效应大小的方法。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种定量模拟卫星观测热辐射中邻近效应大小的方法，包含以下步骤：

步骤1：获取由邻近像元出发，在不同高度的传感器瞬时视场内发生一次散射后被该传感器接收到的辐射L₁，具体步骤如下：

步骤101：利用Beer-Lambert定律，

计算由邻近像元A_i，j发出的热辐射到达位于h高度处的传感器瞬时视场(instantaneous field-of-view,IFOV)后，在IFOV内通过大气时被散射出的热辐射

其中，R_i,j为邻近像元A_i，j发出的热辐射，由邻近像元A_i，j的发射率ε_i,j与温度T_i,j共同决定，C_h为传感器IFOV内发生散射的位置，为A_i，j到C_h路径的大气光学厚度，为高度h处大气的气溶胶散射光学厚度；

步骤102：利用气溶胶散射相函数计算给定热辐射在C_h处发生散射后，传感器观测方向上散射辐射所占的比例ψ1，公式2：

其中，P为气溶胶散射相函数，是描述光在发生散射之后在各个散射方向上能量分布的函数，λ为波长，T为目标像元位置，θ为向量与向量之间的夹角，为邻近像元A_i，j向散射位置C_h所张开的立体角；

步骤103：再次利用Beer-Lambert定律，