專利名稱：基于環境一號衛星的地表溫度單窗反演方法
技術領域：
本發明涉及熱紅外遙感技術領域，特別是涉及一種基于環境一號衛星的地表溫度 單窗反演方法。
背景技術：
地表溫度是地表與大氣之間輻射及能量交換和區域與全球尺度地表物理過程的 關鍵參數，熱紅外遙感是探測地表溫度的有效手段。環境一號衛星A、B(HJ-A/B)星是我國 繼氣象、海洋、國土資源衛星之后2008年發射的一個全新的民用衛星。環境一號B(HJ-IB) 衛星上的紅外相機( 的熱紅外波段空間分辨率為300m。對該星的熱紅外研究還不多， 且主要集中在前期的模型模擬、在軌測評或反演過程相對復雜階段，如段四波等O008)利 用HJ-IB數據模擬反演了地表溫度。在衛星的最新定標參數發布后，目前急需結合地面觀 測數據或者其它衛星數據交叉標定，定量評價該星在環境和減災領域中的應用能力。地表溫度反演的方法目前主要有單窗算法(也稱單通道算法)、劈窗算法(也稱雙 通道或分裂窗算法)和多通道算法。其中應用最多的是單窗算法和劈窗算法。單窗算法是 利用衛星傳感器上單獨的一個熱紅外通道(一般在大氣窗口內)獲得的輻射能，借助于無 線電探空或衛星遙感確定的大氣廓線數據(溫度、濕度、壓力)，結合輻射傳輸方程來修正 大氣和比輻射率的影響，從而得出地表溫度。國內外利用單窗算法反演地表溫度的研究已經非常成熟，其中較具代表性的主 要有輻射傳輸方程法、Jin^nez-Mufioz&Sobrino單窗算法Q003)和覃志豪單窗算法^jin et al，2001)。輻射傳輸方程法較復雜，所需參數較多，在反演地表溫度的實際中不便應用， 而后兩種雖然僅需要地表溫度、大氣水汽含量和地表比輻射率(覃志豪單窗算法還需要大 氣平均作用溫度)，但大氣水汽含量并不容易獲取，盡管通過其它遙感數據，如MODIS (是搭 載在terra和aqua衛星上的一個重要的傳感器)的水汽產品或者波段比值法獲得大氣水 汽分布，但不同傳感器、不同分辨率的數據融合時，也易帶來誤差。
發明內容
(一)要解決的技術問題本發明要解決的技術問題是如何在不獲取大氣水汽含量參數的情況下，僅利用 遙感影像數據實現地表溫度的反演。( 二 )技術方案為了解決上述技術問題，本發明提供了一種基于環境一號衛星的地表溫度單窗反 演方法，包括以下步驟Sl 獲取待測區域地表的環境一號B星HJ-IB衛星的遙感數據，對該遙感數據進行 預處理，獲得影像數據，并將所述影像數據的像元亮度值DN值轉換為輻亮度；S2 采用基于影像的COST大氣校正模型，對所述影像數據進行大氣校正；S3:采用歸一化植被指數NDVI閾值法估算待測區域地表的比輻射率ε ；2/7頁S4 根據步驟Sl S3的計算結果利用單窗算法反演地表溫度。其中，所述影像數據包括電荷耦合器件CCD圖像和熱紅外波段圖像，所述步驟Sl 中將所述影像數據的像元亮度值轉換為輻亮度的過程具體包括利用絕對定標系數將CCD圖像的DN值轉換為輻亮度的公式為
權利要求
1.一種基于環境一號衛星的地表溫度單窗反演方法，其特征在于，包括以下步驟S1獲取待測區域地表的環境一號B星HJ-IB衛星的遙感數據，對該遙感數據進行預處 理，得到影像數據，并將所述影像數據的像元亮度DN值轉換為輻亮度；S2采用基于影像的COST大氣校正模型，對所述影像數據進行大氣校正； S3:采用歸一化植被指數NDVI閾值法估算待測區域地表的比輻射率ε ； S4 根據步驟Sl S3的計算結果利用單窗算法反演地表溫度。
2.如權利要求1所述的基于環境一號衛星的地表溫度單窗反演方法，其特征在于，所 述影像數據包括電荷耦合器件CCD圖像和熱紅外波段圖像，所述步驟Sl中將所述影像數據 的像元亮度值轉換為輻亮度的過程具體包括利用絕對定標系數將CCD圖像的DN值轉換為輻亮度的公式為
3.如權利要求1所述的基于環境一號衛星的地表溫度單窗反演方法，其特征在于，所 述步驟S2中所使用的COST大氣校正模型的表達式如下
4.如權利要求1所述的基于環境一號衛星的地表溫度單窗反演方法，其特征在于，所 述步驟S3中，采用以下公式估算地表的比輻射率ε
5.如權利要求4所述的基于環境一號衛星的地表溫度單窗反演方法，其特征在于，所 述步驟S4中，利用如下公式反演地表溫度
6.如權利要求1 5任一項所述的基于環境一號衛星的地表溫度單窗反演方法，其特 征在于，所述預處理包括幾何校正、鑲嵌、拼接、去云和輻射校正處理。
全文摘要
本發明公開了一種基于環境一號衛星的地表溫度單窗反演方法，包括以下步驟S1獲取待測區域地表的環境一號B星HJ-1B衛星的遙感數據，對該遙感數據進行預處理，得到影像數據，并將所述影像數據的像元亮度DN值轉換為輻亮度；S2采用基于影像的COST大氣校正模型，對所述影像數據進行大氣校正；S3采用歸一化植被指數NDVI閾值法估算待測區域地表的比輻射率ε；S4根據步驟S1～S3的計算結果利用單窗算法反演地表溫度。本發明把基于影像的COST模型大氣校正方法和不需要大氣水汽含量參數的地表溫度單窗算法應用于HJ-1B衛星遙感數據，實現了地表溫度的反演。
文檔編號G01S7/48GK102103203SQ201110021569
公開日2011年6月22日 申請日期2011年1月19日 優先權日2011年1月19日
發明者劉思含, 張峰, 李營, 楊海軍, 王橋, 聶憶黃, 趙少華 申請人:環境保護部衛星環境應用中心