地表温度计算

|DatasetAttributeAttributeValue|LandsotSceneIdurrtifiETLC81190252013120LGN01StationIderrtifiorLGNDavNightDAY怦RSPath119HESRw025Dat巳Acquirgd2013/04/30StartTime30-APR-1302.27.32.3912640AMStoDTime30-APR-1302.28.02.1872840AMlinageQuality9CloudCover4.6%SunElevation52.43186059SunAzimuth154.41811409SemeCmturLatitude50.28130(50°16'52"N)Scun已CenterLon8itude126.55943(126。33’33”E)CornerUddeeLeftLatitude51.29325(51°17’35"N)ComerUpperLeftLongitude125.57802(125°34'40"E)ComerUdd己rRi8htLatitude50.83454(50°50’04”N)CornerUDDerRightLongitude128.21262(128°12’45〃E)Com巳丫Low巳rLuftLatitude49.70424(49°42'15"N)CornurLow&rLuf~tLonMitudc124.94234(124°56’32"E)CornerLow&rRightLatitude49.25196(49°15'07"N)Com巳rLow已vRizlrtLongitud已127.49315(127°29'35"E)BesvsdExistsYBrowrs已ExistsYDataCat已goryNOMINALDataTypeLORdOLI_TIRS_LORPDataTypeL巳▽巳1LOLI_TIRS_L1TGeometricRMSEMod己1X6.508GeometricRM&EMod已1Y6.583具体的实现步骤：第一步：准备数据热红外数据使用的是Landsat的第六波段，已经做了传感器定标、几何校正、大气校正和区裁剪。由TM影像(已经过大气校正)生成的NDVI数据，已经利用主菜单->BasicTools->ResizeData(Spatial/Spectral)重采样为60米分辨率,与TMi6数据保持一致。第二步：地比辐射率计算物体的比辐射率是物体向外辐射电磁波的能力表征。它不仅依赖丁地表物体的组成，而且与物体的表面状态(表面粗糙度等)及物理性质(介电常数、含水量等)有关，并与所测定的波长和观测角度等因素有关。在大尺度上对比辐射率精确测量的难度很大，目前只是基丁某些假设获得比辐射率的相对值，本文主要根据可见光和近红外光谱信息来估计比辐射率。(一)植被覆盖度计算计算植被覆盖度Fv采用的是混合像元分解法，将整景影像的地类大致分为水体、植被和建筑，具体的计算公式如下：FV=(NDVI-NDVIS)/(NDVIV-NDVIS)Fv=(NDVI-NDVI"/(NDV1V-(2)其中，NDVI为归一化差异植被指数，取NDVIV=0.70和NDVIS=0.00,且有，当某个像元的NDVI大于0.70时，FV取值为1;当NDVI小丁0.00,FV取值为0。利用ENVI主菜单->BasicTools->BandMath,在公式输入栏中输入：(b1gt0.7)*1+(b1lt0.)*0+(b1gt0andb1lt0.7)*((b1-0.0)/(0.7-0.0))(blgtOJ)*1-(blltOJ*0+(blgeOandljlle0.7)*(0.70,0))注：数据输入应在英文状态下。bl:选择NDVI图像得到植被盖度图像。(二)地表比辐射率计算根据前人(覃志豪)的研究，将遥感影像分为水体、城镇和自然表面3种类型。本专采取以下计算研究区地表比辐射率：水体像元的比辐射率赋值为0.995,自然表面和城镇像元的比辐射率估算则分别根据下式(3)(4)进行计算：&surface=0.9625+0.0614FV-0.0461FV2&building=0.9589+0.086FV-0.0671FV2%蛔广”钮5Q6L4R项倒⑶%诫如［=0奶蹲-0,086Fv-0.067IFV2(4)式中，£surfac辟日£building^别代表自然表面像元和城镇像元的比辐射率。利用ENVI主菜单->BasicTools->BandMath,在公式输入栏中输入：(b1lt0)*0.995+(b1gt0andb1lt0.7)*(0.9589+0.086*b2-0.0671*b2A2)+(b1gt0.7)*(0.9625+0.0614*b2-0.0461*b2A2)LCtlleO)*0.如A(blgtOandblUC7)。一典5=援-ZAfblg:气ORSK-0-0614*t■己-0.0461^2^2)b1:NDVI值；b2:植被覆盖度值。得到地表比辐射率数据。第三步：计算相同温度下黑体的辐射亮度值卫星传感器接收到的热红外辐射亮度值L入由三部分组成：大气向上辐射亮度Lf,地面的真实辐射亮度经过大气层之后到达卫星传感器的能量；大气向下辐射到达地面后反射的能量。卫星传感器接收到的热红外辐射亮度值的表达式可写为(辐射传输方程)：L入=[£-B(TS-+(1J]•r+Lf唯+(4)这里，£为地表辐射率，TS为地表真实温度，B(TS)为普朗克定律推到得到的黑体在TS的热辐射亮度，t■为大气在热红外波段的透过率。则温度为T的黑体在热红外波段的辐射亮度B(TS)为：B(TS)=[L-(1)LJ]/r•£B(TS)=[LI-LT-r-Cl-s)LL]/r£(5)在NASA官网(httF://atmcorr.gsfc.nasa.gov/)中输入成影时间以及中心经纬度，则会提供上式中所需要的参数。本专题输入的数据是襄樊市地区2002年9月2日北京时间10:30成像的Landsat7ETM+影像，影像中心的经纬度为：32.51N,111.81E。得到下图参数图：大气在热红外波段的透过率必0.6,大气向上辐射亮度L幼3.39W/(m2-sr-禺m)气向下辐射亮度LJ为5.12W/(m2-sr-m)11L61DOO-81OO0200+M600aoo1000Pressure(mb)0-100-80-60-4Q-20Q2040AtmT^fFiperature(0)4020AtmProfilesfor:02.09.0210:30oooooOoS642T—t-0.60Lu=3.^9Ld=5,1220406G8。Humidity(%)Generatedfor:hancfatt2011.4.S.2.2S.58图22002年9月2日LandsatETM+数据的大气辅助参数利用ENVI主菜单->BasicTools->BandMath,在公式输入栏中输入:(b2-0.69-0.89*(1-b1)*1.19)/(0.89*b1)b1:60m分辨率的地表比辐射率值；b2：表示热红外波段大气校正后的辐射定标值。得到了温度为T的黑体在热红外波段的辐射亮度值。第四步：反演地表温度在获取温度为TS的黑体在热红外波段的辐射亮度后，根据普朗克公式的反函数，求得地表真实温度TS:TS=K2/ln(K1/B(TS)+1)对丁ETM+,K1=666.09W/(m2-sr-mK2=1282.71K。利用ENVI主菜单->BasicTools->BandMath,在公式输入栏中输入：(1282.71)/alog(666.09/b1+1)-273b1:温度为T的黑体在热红外波段的辐射亮度值。得到真实的地表温度值，单位是摄氏度。第五步：结果浏览与输出在DisFlay中显示温度值，是一个灰度的单波段图像。(1)选择Tools->ColorMaFFing->DensitySlice，单击ClearRange按钮活除默认区间。⑵选择OFions->AddNewRanges,增加以下四个区间：39C以上，红色35C至39C,黄色30C至35C,绿色低丁30C,蓝色(3)单击AFFly。⑷选择File->OutFutRangetoClassImage,可以将反演结果输出。