文档介绍：Landsat+TM热红外遥感数据定量反演地下水富集带的温度信息--以甘肃河西地区石羊河流域为例
第14卷第2期 1999年6月
遥感技术与应用
REM∽陋SENS矾G TECHNOLOGY AND APPLICATl0N
Ⅳ

Landsat
TM热红外遥感数据定量反演地下水富集带的温度信息
傅碧宏史基安
张中宁
730000)
——以甘肃河西地区石羊河流域为例
(中国科学院兰州地质研究所兰州
摘要:利用Landsat TM6热红外遥感数据定量反演了干旱地区的地表温度,研究
结果表明,~1 K,遥
K以下,这说明用
Landsat
TM6定量反演干旱区的地表温度是可行的。研究结果还表明,地下水富集
带地表温度具有异常现象,其地表温度比地表水体高5 K左右,而比其它地表类型低7 K以上,据此,可以利用热红外遥感技术有效地探测干旱区地下水富集带的信
息。
关键词:热红外遥感地表温度定量估算地下水富集带干旱区中图分类号:TP 79文献标识码:A文章编号:1004—0323(1999)02—0034一05
1
引
言
遥感技术应用于地下水资源的勘探评价,已有近30年的历史n3,最初科学家们主要用航空相片的目视判读方法,通过地形和指示植物判断地下水的存在,并确定地下水流出区(泉水和渗漏带)的位置等。3。70年代以来,随着美国地球资源卫星的成功发射,人类进入了航天遥感时代,卫星遥感数据被广泛应用于与地下水资源密切相关的水文地质条件的解译分析,取得了许多富有成效的研究成果。Harral等。’(1994)报道了利用遥感(RS)和GIs、 GPs结合精确地绘制已知泉水的分布图,并预测了未知泉水的分布位置;另外一些研究者“￣73报道了利用卫星遥感数据提取与地下水富集相关的地表含水断层、裂隙、线性构造及地面湿度等信息。此外,近年来,对地表松散沉积物有一定穿透力的微波遥感被应用于探测富含地下水的古河道等∞,。随着热红外遥感技术的发展。^∞,科学家们主要将热红外遥感技术应用于地下地热资源勘探评价nhl23,将热红外遥感技术应用于地下水资源勘探评价也作了一些尝试性的探讨n3d们。但由于使用的是航空遥感或NOAA—AVHRR卫星热红外遥感数据,前者由于飞行费用高,覆盖面积小,无法广泛应用;而后者空间分辨率太低(× km2),得到的信息精度较低。
收稿日期:1999一04一02
基金项目:本研究得到中国科学院重点项目和西部之光项目的资助。
作者简介:傅碧宏,男,1966年10月生,副研究员,从事资源与环境遥感研究。
万方数据
第2期
傅碧宏等:I型掣TM热丝p遥感数据定量反演地下水富集带的温度信息35
TM6
我们在进行西北干旱、半干旱地区地下水资源与环境关系研究中气剩用L“距t
遥感数据定量反演地下水富集相关的温度异常信息,取得了较好效果。本文将重点介绍我们在石羊河流域所使用的方法和取得的成果。
2原理和方法
目前的有关研究表明,干旱地区由于地下水通过岩石和土壤的毛细管作用和热传导作用以及地表强烈的蒸发作用,导致地表上土壤的湿度和温度变化,从而出现热或冷的异常。然而这些温度异常信息非常微弱,必须用高精度的热红外遥感数据才能探测到。
Landsat
TM6,~,地面分辨率较高,为120×120 m2,这为利用卫
星热红外遥感数据定量反演地下水富集带的中小尺度地表温度异常信息提供了可能。由于其接收的是与地表温度高低相对应的强度不等的热红外辐射,因而,可以通过TM6通道获取的地表热辐射值大小遥感数据定量估算地表温度的高低及分布。然而由于热红外遥感数据实际包含了地表温度和比辐射率信息,同时还有大气的影响。因此,要利用卫星热红外遥感数据定量反演地表温度非常复杂。在此,我们拟采用以下方法: 首先将图像亮度值DⅣ6转换为辐射亮度￡(TM6),其方程式为:
厶(TM6)=上恤血(TM6)+(丝%≯)DⅣ6
,
一,
(1)
厶oJ
(1)式中,L一为传感器可探测的最大辐射亮度(单位为:W・m-2・sr叫・弘m_1),即340 K 全辐射体发出的平均辐射亮度,L山为可探测的最小辐射亮度,即200 K全辐射体发出的平均辐射亮度。对于Landsat TM5,,厶ni丑=。由于TM6处于大气透射性(透过率为80%左右)相当好的大气窗口,如果暂时忽略地表发射的电磁辐射在到达卫星的途中所受的大气影响,那么,即可通过辐射亮度(厶。-)推算
地表相对温度(n),其方程式为:
个