文档介绍：第六章热红外遥感
第一节热红外遥感概论

第二节海面温度遥感
第三节陆面温度遥感
第四节热红外多角度遥感信息模型
第三节陆面温度遥感
陆面温度遥感反演概述
陆面地表温度的分裂窗反演算法
地表比辐射率的遥感反演方法
1. 陆面温度遥感反演面临的主要问题
非同温混合象元占绝大多数,对这样的象元而言,定义象元的有效平均温度也比较困难,关于这类非同温混合象元的陆面温度遥感问题需要专门讨论。
对纯象元陆面温度的遥感问题,由于陆面目标的比辐射率明显小于“1”,所以需要考虑大气下行辐射的贡献与干扰。
陆面目标的比辐射率往往受物理状况(如土壤比辐射率随土壤含水量而变),表面粗糙度、地表起伏造成传感器对地表实际视角的起伏等因子控制,所以一般只能作为未知量,不能事先设定。
陆面温度遥感反演概述
大气效应纠正地表真实辐射亮度值
地表真实比辐射率值
(4) 陆面目标的比辐射随波段变化显著,这样导致方程组的完备,因为第一个波段包含一个未知的比辐射率,N个波段包含N个未知比辐射率,外加一个未知温度,所以未知数总比独立方程数多一个。
2. 陆面温度遥感反演回顾

陆面温度的遥感反演问题最早可追溯到TIROS2上搭载的热红外辐射计,其波段为8-14 。大家发现传感器得到的陆面温度和地面实测的沙漠表面温度差异很大。Buettner and Kern(1965)通过测量沙子(石英含量高)的比辐射率,发现沙子的比辐射率明显小于1,解释了这个矛盾。Nimbus 4上的IRIS测量结果也证实了沙地在9 附近辐射率明显小于1(Prabhara and dalu 1976)。 Marlatt(1967)可能是第一次系统地野外测量了地表比辐射率对热辐射的影响。
陆面温度遥感反演的研究到NOAA/AVHRR第四、五通道在海温遥感反演取得成功之后,变的越来越有“诱惑力”。Price(1984)首先把海温遥感的分裂窗口方法引用到农田地区的温度反演中来。他在仔细分析了各种误差来源之后,预计反演精度约 3K。在 1时,他给出的反演公式为:

Price指出当温度为300K时, 。
Becker(1987)考虑AVHRR第四、五通道的地表反射率之差对温度反演的影响,并提出了一个模型解释热红外测量温度和地表热力学温度的差别。Becker(1990a)接着在辐射传输方程线性近似的基础上,进一步讨论了地表比辐射率对温度反演的影响,给出了一个“局地分裂窗口”法的反演公式。

=constant

是一个与无关的独立常数,P和M与有关,可以通过大气辐射传输程序Lowtran 7用最小二乘法回归确定系数。
Becker(1990b)进一步把 NOAA/AVHRR第三通道的信息考虑进来,提出一个与温度无关的独立因子。Li(1993)在此基础上讨论了用这个概念反演地表比辐射率的可行性。他也同时指出,这种方法要能实际应用还有许多工作要做,其中两个最大的制约因素是:
(1)太阳的中红外辐射受大气衰减比较严重,如何找到一个合理的方法或模型来估算太阳辐射对第三通道的中红外波段的贡献;
(2)地表在第三通道的中红外波段的双向反射率特性比第四、五通道更强烈,有必要做更多的野外实测和理论工作以建立地表在第三通道的双向反射率模型。
Gillespie et al.(1986,1987)也讨论了把地表比辐射率和地表温度对辐射测量的影响分离开的问题。
Wan 和 Dozier(1989)把遥测地表温度当作一个地球物理学的反演问题,通过Lowtran程序进行数值模拟,评价了温度反演的可行性并提出了合理的波谱段范围,认为通过多波谱同时反演地表温度和地表比辐射率是可行的。
Wan 和 Dozier(1996)通过大气传输模型进一步模拟计算指出:1)统计回归的系数与传感器的视角有关;2)为了提高反演精度,模拟计算回归系数时有必要把大气含水量、大气低层温度和地表温度考虑进去,而不能在所有的情况下都用相同的系数来反演地表温度。
Prata(1991)在线性假设的基础上,用NOAA/TOVS反演大气水汽和温度廓线作大气修正,建立了一个地表温度反演的理论公式。 Prata(1993)进一步在理论推导的基础上给出可地表温度的双通道反演公式:

分别为第四、五通道的透过率, 为大气平均温度,可以近似用代替, 为大气下行辐射的改变值,Prata给出了不同时间和地区的值。