[发明专利]一种基于三元空间的地表温度分解方法

说明书

本发明提供一种基于三元空间的地表温度分解方法，包括如下步骤：S1以植被覆盖为x轴、地表温度为y轴、比辐射率为z轴建立三元空间；S2沿y轴地表温度及z轴比辐射率划分三元空间为若干子空间，在各子空间求取地表温度随植被覆盖的变化率；S3沿y轴地表温度划分三元空间为若干子空间，在各子空间求取比辐射率随植被覆盖的变化率；S4基于S3确定植被全覆盖时植被温度所属子空间，在所属子空间求取植被温度随植被覆盖的变化率；S5基于S3确定土壤全覆盖时土壤温度所属子空间，在所属子空间求取土壤温度随植被覆盖的变化率；S6基于S2‑S5结果分解遥感地表温度为植被温度与土壤温度。所提出的三元空间与子空间兼顾模式可有效提高组分温度分解精度。

技术领域

本发明涉及遥感地表温度组分分解方法，尤其涉及利用多元地表参量空间关系的地表温度分解方法。

背景技术

地表蒸散是陆气之间能量、水分及动量交换的重要媒介，为发生于裸土大气界面的土壤蒸发与发生于植被大气界面的植被蒸腾之和，在水文、生态、气象、农业等众多领域非常重要。借助遥感热红外波段地表温度发展区域或全球尺度地表蒸散监测模型是当前唯一可行手段。但是，由于地表的高度异质性，遥感地表温度通常是像元覆盖范围内土壤和植被的混合温度，而土壤组分温度和植被组分温度是利用遥感监测土壤蒸发和植被蒸腾的预知变量。因此，遥感地表温度的组分温度分解是利用遥感监测土壤和植被水热通量的必要过程。

目前，地表组分温度的遥感测量方法主要有以下三种：1)依据热辐射与比辐射率的方向性，利用多角度或多波段热红外遥感建立反演模型；2)将多光谱波段混合像元解混模型移植到热红外波段；3)基于植被覆盖度与地表温度的散点空间，获取极干裸土、极湿裸土、极干植被与极湿植被四个特征点的地表温度，来实现混合温度分解。第一种方法具有坚实的物理基础，考虑的较为全面，但考虑到星载多角度热红外信息的匮乏以及多角度信息观测对象的不一致，在实际应用中难以推广；第二种方法简便易行，方便操作，丰富了热红外地表温度的空间细节，但严格而言属于空间降尺度范畴，不能获取像元内土壤和植被的温度信息；第三种方法将混合温度分解归结为地表温度与四个极端特征点的空间关系，虽然在地表蒸散测量中得到广泛应用，但四个极端特征点是否存在以及如何确定目前还存在较大争议，散点空间中虚拟存在的土壤湿度等值线也与实际存在出入。地表温度分解的难点在于地表温度与地表比辐射率之间紧密的耦合在一起，相互之间彼此影响，地表温度分解也意味着地表比辐射率也应相应进行分解，但目前的这三种方法暂时还未考虑到这一现象。

地表温度中土壤与植被温度份额随植被覆盖而定，地表温度与地表比辐射率之间的互馈关系因植被覆盖的不同而变得情况复杂，地表温度分解也与植被覆盖息息相关。为了明晰地表比辐射率分解与地表温度分解的关联路径，为了整合地表比辐射率随植被覆盖变化规律对地表温度分解的贡献，为了加深温度-辐射-下垫面之间联系规律的认识，发明了一种基于三元空间的地表温度分解方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于三元空间的地表温度分解方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于三元空间的地表温度分解方法，包括以下步骤：

S1：以植被覆盖为x轴、地表温度为y轴、比辐射率为z轴建立三元空间；

S2：沿y轴地表温度及z轴比辐射率划分三元空间为若干子空间，在各子空间求取地表温度随植被覆盖的变化率；

S3：沿y轴地表温度划分三元空间为若干子空间，在各子空间求取比辐射率随植被覆盖的变化率；

S4：基于S3确定植被全覆盖时植被温度所属子空间，在所属子空间求取植被温度随植被覆盖的变化率；

S5：基于S3确定土壤全覆盖时土壤温度所属子空间，在所属子空间求取土壤温度随植被覆盖的变化率；

S6：基于S2-S5的结果分解遥感地表温度为植被温度与土壤温度。