文档介绍：基于landsat ETM+数据的成都市地表温度反演
1实验说明
地表温度的区域分布在气候变化、植被生态、环境监测和城市热岛等研究领域都有着重要的应用价值。地表温度又是地表通量(包括显热、潜热和CO2 等通量)、土壤水分含量、作物估产和作物缺水状况监测等遥感模型中的重要输入参数。
卫星热红外传感器是目前能大范围获取地表温度空间分布的途径之一,如何从热红外遥感数据反演地表温度一直是众多学者所关注的问题。
本实验是基于landsat ETM+卫星遥感数据,利用单窗算法进行成都市地表温度反演。
2 数据说明
(1)landsat ETM+卫星介绍
美国陆地卫星7号(Landsat-7 ) 于1999 年4 月15 日由美国航空航天局(NASA) 发射升空,其携带的主要传感器为增强型主题成像仪( ETM+ ) 。Landsat-7 除了在空间分辨率和光谱特性等方面保持了与Landsat-5 的基本一致外,又增加了许多新的特性,因而受到了各国用户的普遍重视和欢迎。自发射升空至今,已为用户提供了大量高质量的图像数据。Landsat-7每16 天扫瞄同一地区,即其16天覆盖全球一次。
Landsat ETM+ 具有下面的优点:(1)其成像宽度是185 km,只要是晴天,基本能保证16 d 获取一景数据,时间分辨率明显优于ASTER;(2)其热红外通道空间分辨率是60m,在城市温度研究中虽然不如ASTER 理想,但明显优于MODIS 和AVHRR;(3)卫星历史悠久,积累了丰富的图像资料,有利于城市温度的时间动态演变分析研究。
(2)实验数据介绍
Landsat7 ETM +的信号处理部分设置了两种状态,即低增益状态(B61)和高增益状态(B62)。本文最终选择高增益状态来反演地表温度。
3 数据处理流程
地表实际温度反演
预处理
数据读取
辐射定标
可见光数据辐射定标
热红外数据辐射定标
几何校正
图像裁剪
工程区矢量边界数据
地表亮温
植被覆盖度的计算
地表真实温度分布图
Landsat ETM+数据
NDVI 的计算
大气透射率
地表比辐射率的计算
大气等效温度
地表温度场的空间结构分析
4 实验数据数据预处理
辐射定标是将传感器记录的电压或数字值转换成绝对辐射亮度的过程。简单来说,辐射定标就是将记录的原始DN值转换为大气外层表面反射率,目的是消除传感器本身产生的误差。
大气校正就是将辐射亮度或者表观反射率转换为地表实际反射率,目的是消除大气散射、吸收、反射引起的误差。主要分为两种类型:统计型和物理型。
辐射定标
辐射定标:
对于Landsat7 ETM+热红外波段辐射定标,采用下式:
Lλ=gain∙DN+bias
式中,Lλ为辐射强度值,单位为W•m-2•s-1•μm-1;DN为影像的灰度值;gain和bias分别为增益和偏移,在影像头文件中获取。
Gain= w/(m2 `sk`μm)/DN
Bias= w/(m2`sk`μm)/
几何校正
利用基准图像对待校正的图像进行校正。
裁剪出成都市范围的遥感影像数据
根据给定的边界对几何校正后的遥感数据进行裁剪。
5 利用单窗算法反演地表温度
根据地表热辐射传导方程, 覃志豪