从VIRR/FY-3A数据反演地表温度研究

摘要

我国第二代极轨气象卫星"风云三号"(FY-3)具有全球、全天候、三维、定量、多光谱遥感的能力.搭载在"风云三号"A星上的可见光和红外扫描辐射计(VIRR)共有3个红外波段,其中第4波段(IR4,10.8μm)和第5波段(IR5,12.0μm)分别与美国中分辨率成像光谱仪(MODIS)第31波段和第32波段相似,非常适用分裂窗算法反演地表温度(LST).本文将从大气辐射传输方程出发,用MODTRAN和SeeBor大气廓线数据库开展大气辐射传输数值模拟实验,发展出从VIRR/FY-3A数据反演地表温度的分裂窗算法.首先,用MODTRAN和SeeBor大气廓线计算得到7个观测角度(0.0°、27.5°、40.0°、47.5°、53.75°、60.0°和65.0°)下的大气透过率、大气上行辐射和大气下行辐射;然后,设定LST和地表比辐射率(LSE),根据辐射传输方程计算得到VIRR/FY-3A第4波段和第5波段大气顶的观测亮温;最后,用多元线性回归方法求得分裂窗算法的系数.为了提高算法精度,除观测角度外,笔者将LST、LSE和大气水汽含量分组,分别求得每组的分裂窗算法系数.基于上述分裂窗算法,本文将用2010年9月1日至10日中国东北地区(115.0°～135.0°E、40.0°～55.0°N)的VIRR/FY-3A数据进行实际的LST反演,并用MOD11C1 (V041)产品对反演结果的精度进行验证.结果表明,相对于MOS11C1 (V041)产品,从VIRR/FY-3A数据反演得到的LST误差均值和均方根误差分别为-1.6K和2.0K.