《多角度多光谱热红外数据反演组分温度方法研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《多角度多光谱热红外数据反演组分温度方法研究（89页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、北京师范大学博士学位论文多角度、多光谱热红外数据反演组分温度方法研究摘 要. 护 琳， 扮多角度遥感数据可以 用来提取陆地表面的组分温度，具有广阔的应用前 景。目 前只有欧空局的 A T S R系列传感器可以 准实时获取地表的多角度热红 外数据。 对于均匀植被，利用 A T S R - 2数据可以比 较稳定地分解组分温度。 但是在公里级的遥感像元尺度上， 通常的陆地表面很难满足均匀的要求，因 此必须考虑典型非均一地表条件下反演组分温度情形。本文首先介绍了A T S R - 2、 从T S R传感器及其图 像数据的 预先处理， 对 A T S R - 2、 A A T S R 图 像数据两个角度
2、、 可见光、 近红外和热红外通道分别进行 了 大气纠正， 以去处大气等因素对卫星遥感信号的不利影响，得到陆地表面的反演组分温度所必须的信息。针对反演模型所需要的关键参数植被覆盖度， 研究中使用S A I L H 模型和简 单线性混合模型模拟了非均一条件下地面多种叶倾角分布情况下天顶方向和 前向 方向观测时的反射率数据和间隙率数据，使用大气辐射传输模型6 S 产生 了 在三种大气模式和三种气溶胶类型及聚集度等条件下大气层顶的反射率数 据，并考虑了不同的植被类型和土壤背景对植被指数的影响。随后利用这些 数据计算了大气层顶的植被指数M S A V I , E V I 和N D V I 。接着检验了混
3、合像元条 件下使用植被指数求取间隙率的经验关系。模拟显示不同植被和不同的土壤 背景下的大气层顶数据推得的E V 工 能够消除大气和土壤背景的影响。 相同模拟 条件下的不同叶角分布的植被指数E V I 与植被覆盖的线性关系随叶角分布类 型变化，而且线性关系的斜率变化趋势与所选叶角分布的投影函数值的变化 趋势对应。通过对两种热红外模型的对比和改进，发展了典型非均一地表公里级像 元尺度上的混合像元组分温度的反演模型，对该模型在已知地面植被覆盖状 况的条件下分析了组分温度的离差，并对模型参数的敏感性和不确定性进行 了 分析，为最终在大范围内使用遥感卫星数据提取混合像元组分温度做了模 型准备。最后，根据
4、组分温度反演流程，在建立了反演组分温度的模型和得到一 些关键的参数之后， 并在相关先验知识的支持下， 使用卫星遥感数据A T S R - 2I 护淤门北京师范大学博士学位论文和A A T S R 反演出了组分温度、 对反演结果进行了分析以 及对反演出的组分温 度进行了与地面试验测量数据的比对。结果表明用改进的热红外模型反演 A A T S R 数据得到的混合像元中 组分温度落在合理的变化范围 之内。关键词: 组分温度 多角度 多光谱 热红外模型 反演 混合像元 方向 性间隙率，t飞州瓜北京师范大学博士学位论文RE T RI E VAL OF L AND S URF ACE COMP ONE N
5、T T E MP E R A T U R E S WI T H MU L T I - S P E C T R A L , MULT I - ANGULAR T I R RADI OMETRI C DAT AABS T RACT成L a n d S u r f a c e T e m p e r a t u r e件S 劝 i s a n i m p o r t a n t p a r a m e t e r a c r o s s a w i d e r a n g e o f a p p l i c a t i o n . T h e n a t u r e l a n d c o v e
6、r s a r e n e i t h e r i s o t h e r m a l n o r h o m o g e n e o u s w h i c h a r e n e c e s s a ry r e q u i r e m e n t s o f B l a n k s l a w a n d K i r c h h o ff s l a w , t h e p i x e l - m e a n t e m p e r a t u r e i s n o t t h e re a l r e p re s e n t a t i o n o f t h e a c t u
7、a l t h e r m a l s t a t e o f t h e s u r f a c e , a n d m a n y a p p l i c a t i o n n e e d l a n d s u r f a c e c o m p o n e n t t e m p e r a t u r e s b e c a u s e o f i t s d e fi n i t e p h y s i c a l m e a n i n g ,I n t h i s a r t i c l e , w e h a v e d e v e l o p e d a t h e r
8、m a l m o d e l - b a s e d a l g o r i t h m t h a t c a n re t r i e v e l a n d s u r f a c e c o m p o n e n t t e m p e r a t u r e s o f a k n o w n r e g i o n u s i n g A T S R - 2 o r A A T S R d a t a . B e c a u s e t h e l a n d s u r f a c e i s c o m p o s e d o f d i ff e r e n t m a
9、t e r i a l s w i t h v a r i o u s g e o m e t r i e s a n d i s c o m m o n l y e v e n m o r e i n h o m o g e n e o u s a t l o w - r e s o l u t i o n s a t e l l i t e s p a t i a l o b s e r v a t i o n , t o r e t r i e v e l a n d s u r f a c e c o m p o n e n t t e m p e r a t u r e s a r
10、e m o t e s e n s i n g p i x e l i n A T S R - 2 o r A A T S R i s d e p o s i t e d t o m a n y s u b - p i x e l s , a n d a s u b - p i x e l i s d e p o s i t e d t o m a n y c o m p o n e n t s . A ft e r a t m o s p h e r i c c o r r e c t i o n s a n d p r e c i o u s m a t c h b e t w e e n
11、 t h e t w o o b s e r v a t i o n d i r e c t i o n s o f s a t e l l i t e i m a g e s , w e c a n g e t t h e s u r f a c e r e fl e c t a n c e s i n V N I R b a n d s a n d b r i g h t n e s s t e m p e r a t u r e s i n t h e r m a l i n fr a r e d b a n d s a t t w o o b s e r v a t i o n d i
12、 r e c t i o n s . T h e n , t h e v e g e t a t i o n fr a c t i o n c o v e r i n a m i x e d p i x e l w h i c h i s a n k e y p a r a m e n t e r n e e d e d b y t h e t h e r m a l m o d e l i s g i v e n t h r o u g h t h e d a t a s i m u l a t i o n w h i c h a r e p r o d u c e d b y S A I
13、L H m o d e l a n d a s i m p l e l i n e a r m o d e l . T h e n , a t h e r m a l m o d e l - b a s e d a l g o r i t h m i s d e v e l o p e d b y a l i n e a r c o m b i n a t i o n a ft e r c o m p a r i n g e a c h o t h e r w i t h a n o t h e r t h e r m a l m o d e l - b a n s e d a l g o r
14、 i t h m . F u r t h e r a n a l y s i s o f t h e u n c e r t a i n t y a n d s e n s i t i v i t y f o r c o m p o n e n t t e m p e r a t u r e s s h o w t h a t t h e m o s t s e n s i t i v e s a m p l e i s u s e d i n i n v e r s i o n , t h e r e s u l t s t e n d t o b e m o r e r o b u s t
15、 . Wi t h t h e s u p p o rt o f g r o u n d - b as e d e x p e r i m e n t s a n d o t h e r a u x i l i a ry i n f o r m a t i o n , t h i s a l g o r i t h m c a n g a i n t h e l a n d s u r f a c e c o m p o n e n t t e m p e r a t u r e s . A t l as t , t h e A T S R - 2 a n d A A T S R r e t
16、r i e v e l l a n d s u r f a c e c o m p o n e n t s t e m p e r a t u r e i m a g e s a r e g o tt e n , t h e r e s u l t s a r e a n y l i s i s e d a n d c o m p a r i n g w i t h t h e w i l d e x p e r i m e n t s d a t a .I n o r d e r t o r e t r i e v i n g c o m p o n e n t t e m p e r a t u r e s fr o m d i ff e r e n t d i r e c t i o n s a t t h e s a m e t i m e , s o m e p r o p e r k n o w l e d g e a b o u t a t m o s p h e r i c s t a t e a n d p i x e l i n d e x i s
