热红外数据反演地表温度.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2016/5/16,#,卫星反演,LST,的现状和展望,李召良,主要内容,背景介绍,基础理论背景,反演,LST,的各种算法,验证卫星反演,LST,的三种方法,未来发展和展望,背景介绍,LST,的重要性,1,在地,-,气过程中，,LST,是,长波辐射和湍流热通量交换的直接驱动力,。,2,在局地,-,全球尺度下，,LST,是,地表能量和水分平衡物理过程中的重要参数。,3,LST,信息,提供了地表能量平衡状态的时空变化信息,，同时也在很多应用中起到了重要作用。,4,国际地圈生物圈计划（,IGBP,）将,LST,列为优先测定的参数之一,地面测量 空间测量,LST,测量方式转变,在大气传输过程中，地表热辐射能通过,3-5m,和,8-14m,两个窗口，这也是大多数传感器的设计波段范围。,3-5m,和,8-14m,两个窗口分别为,TIR,和,MIR,的波段。,热红外数据（,TIR,）,通过辐射传输方程和,LST,联系起来。,为了更好的从局域尺度理解地球系统同时得到高于,10%,精度的蒸散量数据，,LST,的精度要求小于,1K,。然而直接从,TIR,光谱区域的辐射发射估计,LST,是有困难的,因为从卫星上的辐射计来测量辐射不仅依赖于地表参数，同时也有大气影响。除了辐射计刻度和云量，还需要考虑发射率和大气订正。,？,陆地表面的强非均质性,地表温度的复杂性,空间测量,基础理论背景,普朗克定律,维恩位移定律,是黑体的分光辐出度，是温度,T(k),和波长的函数，,C1,和,C2,是物理常数。,辐射传输方程,RTE,，,分别代表天顶角和方位角,从空间测量,LST,的困难和问题,（,1,）从空间测量,LST,是数学未定的和未解决的,（,2,）仪器噪声和错误在大气订正中对,LST,获取的精度影响很大,（,3,）在测量的辐射中很难解耦,LST,、,LSE,（陆地表面发射率）和向下的大气辐射,（,4,）大气订正很难实施,（,5,）白天，反射的太阳辐射很难去除中红外数据,（,6,）如何物理的介绍,LST,测量结果是一个关键问题,（,7,）验证在传感器的像素尺度上星载测量的,LST,是一个挑战性问题。,反演,LST,的算法,LST,算法,LSEs,已知,，可以归为三类：,单通道法，多通道法，多角度法,LSEs,未知,，可归为这三类：,逐步获取法,同步获取,LSEs,和已知大气信息的,LST,同步获取未知大气信息,已知,LSEs,单通道法,也称为模式发散法，利用卫星传感器单通道得到的辐射，选择大气窗区，订正大气衰减和发射后大气辐射。,精度问题？,缺点：高质量的辐射传输代码，需要已知,LSEs,的信息，精确的大气廓线和充分考虑对流层影响。,多通道法,考虑到单通道法需要已知,LSEs,、精度高的,RTM,和大气廓线，这些需求在实际中很难满足。,由应用于海洋（利用在,11,和,12m,的相邻通道中的不同大气吸收，所谓的分裂窗（,SW,）算法，不需要任何的大气廓线信息）获得,SST,的方法推算出得到,LST,的算法（这些算法假设,LSEs,在,SW,通道是已知的）,。,多通道法,不同的,SW,算法,线性分裂窗算法,在两个相邻的,TIR,通道,i,j,（,11-12.5um,）中相对于温度和波长线性化,RTE,非线性分裂窗算法,其中,ck,和,ak,等同,ak,是系数，取决于响应函数,gi,gj,和两通道的发射率以及蒸散量,WV,和观测角度,VZA,。,这一方法反演,LST,的精度取决于如何正确选择,a,k,系数,ak,的参数化方案,仅考虑地表比辐射率,(LSEs),考虑,LSEs and WV,同时考虑,LSEs,WV,and VZA,多角度法,和,SW,法原理一致，多角度法在给定的通道的不同的观测角度上不同的通道长度基于不同的大气吸收。,Sobrino et al.(1996),提出线性,Sobrino et al.(2004c),提出剔除,WV,的影响的非线性修正算法,三种方法的比较,单通道法,需要高质量的辐射传输代码，需要已知,LSEs,的信息，精确的大气廓线和充分考虑对流层影响。,多通道法,不需要大气廓线数据，不考虑地形影响，,LSEs,精度对,SW,算法敏感，且具有很大的确定性,多角度法,无需大气廓线数据，只适用于海水表面温度反演，不适用陆地,未知,LSEs,的情况,逐步获取法,LSE,是半经验的，取决于大气订正,MIR,和,TIR,辐射估计或者可见光,/,近红外测量。,估计,LST,，使用任何单一，多通道（,SW,）或多角度（双角）,3.1,节中描述的检索方法。,包括分类：发射型方法（,CBEM,）、植被指数发射方法（,NBEM,）、温度独立光谱指数方法（,TISI,）。,已知大气信息，同步,LST,和,LSE,获取法,包括,TTM,法，,D/N,法，,GBE,法，,TES,法，,ISSTES,法，,LECTES,法,LST,，,LSEs,和大气廓线的同步获取,包括,ANN,法，,TSRM,验证卫星反演,LST,的方法,验证是一个独立的评估反演数据不确定性的过程。没有验证，方法，算法和反演参数不能使用。,主要包括一下三种方法,T-based,R-based,交叉验证法,T-based,优点,直接评估了卫星传感器辐射能力和,LST,反演算法订正大气和发射率影响的能力。,缺点,需要,LST,有一定的精度，要求在夜间和均质的地表。,R-based,大气,RTM,使用卫星反演,LST,，大气廓线和,LSEs,作为初始参数模拟,TOA,辐射,优点,不需要使用地面,LST,测量,适用于地表,LST,测量不可行地区并向均质和非等温地区延伸，并且可能适用于白天或夜间,缺点,需要大气,RTM,和大气廓线和,LSEs,的精度,交叉验证法,没有大气廓线，地面,LST,测量和前面两个方法都不能用的情况下。,优点,验证,LST,不需要任何地面测量,可以在,LST,产品可靠的前提下适用于全球任何地方,缺点,两个测量的观测时间尽可能短变成同一像素下，需要同样的观测天顶角,未来的发展与展望,解决方法：一系列的,LST,模型，在各种天气条件下都必须发展包括角归一化和时间的标准化等用于生产长期的、时间规范和角度规范一致的,LST,产品,高光谱,TIR,数据分离,LST,和,LSE,的探索以及大气廓线或大气量参与大气校正的检索将成为定量遥感研究的热点,考虑多光谱和多时段,TIR,数据的结合提取,LST,的新方法,基于物理模型从被动微波数据获得,LSTs,和一个结合了,LSTs,和被动微波卫星数据,谢谢,产品的积分和产品的乘积相等。这个假设只有在积分范围内变量是常数的时候成立。,假设地表是朗伯体或被计算地表反射的向下的大气辐射和太阳漫射辐射被认为是各项同性的,（,3,）和（,4,）实际上是对理论的,RTE,单色量与渠道有效值代替近似，而这些近似或简化需要几个重要条件：,