[发明专利]一个从VIIRS数据反演地表温度的方法

摘要

本发明涉及一种从NPPVIIRS数据获取地表温度的方法，可以为气象、农业旱灾和环境监测监测提供合适的地表温度数据。该方法克服VIIRS传感器没有水汽通道限制反演精度的缺点，使用同样运行在太阳同步轨道（将交点时间13:30）的Aqua卫星携带的MODIS传感器水汽数据获取VIIRS数据观测刈幅的水汽数据。本发明推导了适合于VIIRS传感器11um和12um的地表温度反演算法，利用大气辐射传输模型MODTRAN4模拟计算不同大气水汽（0.4—6.0g/cm²，按0.1g/cm²步长增加）含量下VIIRSM15和M16通道的透过率，制作了相应的查找表，通过全球地表类型（InternationalGeosphereBiosphereProgram，IGBP）数据估算VIIRS传感器M15和M16通道对应地物的发射率，最终实现了地表温度的反演。本发明对VIIRS传感器地表温度反演进行研究，有利于在农业环境数据监测中使用MODIS数据向VIIRS数据的平稳过渡。

主权项

本发明提供的从VIIRS遥感数据反演地表温度方法参数获取与前期工作分以下几个步骤：第一步，通过Aqua卫星上携带的MODIS水汽通道产品计算VIIRS对应观测刈幅区域的水汽含量数据1‑1）Aqua卫星和NPP卫星同时运行在降交点为13：30的太阳同步轨道上，其绕地一圈所需时间分别为99 min和101 min，因此两者观测地球上同一区域的时差不大，这使得从Aqua MODIS数据获取VIIRS近似时段的水汽数据成为可能，一幅VIIRS影像观测刈幅大于MODIS影像，因此需要先对MODIS数据进行投影、拼接，按照VIIRS象元对应的经纬度查找MODIS数据中的水汽值，生成VIIRS数据对应的水汽数据；1‑2）利用大气辐射传输模型MODTRAN4 模拟计算不同大气水汽（0.4—6.0 g/cm²，按0.1 g/cm²步长增加）含量下VIIRS M15和M16通道的透过率，制作成查找表；第二步，通过全球地表类型（International Geosphere Biosphere Program，IGBP）数据估算VIIRS传感器M15和M16通道对应地物的发射率；2‑1）根据IGBP地表类型，将主要的地表重新分为冰雪、沙漠、农作物区、水域、林地、草地共六大类地表，以上地类中沙漠、和水域的发射率为固定值，如果在以上地类中林地、草地、农作物区域植被指数（Normalized Difference Vegetation Index ，NDVI）小于（大于）阈值T_max、T_min时（T_max=0.6、T_min=0.1），该区域的发射率采用混合象元分解方法计算，修正后的计算公式如下：ε_M15 = 0.986*(1‑PV) +0.982*PV       ε_M16 = 0.996*(1‑PV)+0.989*PV       其中PV用式计算PV=(NDVI‑0.05)/0.6               NDVI由VIIRS M5和M7计算，如下式NDVI = (M7―M5)/( M7―M5)  。