环境卫星热红外相机水表面温度反演方法研究

摘要

水表温度是表征水体物理特征的重要指标之一,在渔业资源、气候变化、生态环境变化检测和天气预报等领域得到广泛的应用。随着航天航空遥感事业的不断发展,卫星遥感已成功应用于测量海洋环境,已在海洋环境监测中发挥了很大作用,而且显示了强大的应用潜力。国外有很多卫星携带有热红外传感器,如NOAA/AVHRR,TERRA/MODIS、Landsat/TM(ETM+)等,而且在温度反演方面有大量的理论及应用研究。在这方面我国也不甘落后,在CBERS红外相机失效后,于2008年9月6日发射了HJ-1A/1B卫星,其中HJ-1B携带了红外相机,弥补了国产卫星获取地表热红外数据的空白,基于其合理的波段设置,也可以应用于对海洋环境因子的检测,本文利用其热红外波段数据对水表温度进行了反演。围绕研究目标,论文从以下三个方面开展了研究:
　　1、由于HJ-1B IRS热红外通道与TM6波谱响应函数具有相似性,文中选用基于TM6数据而开发的温度反演算法进行了反演,并根据HJ-1B IRS8的波谱响应特性对Jimenez-Munoz和Sobrino单通道算法进行了修正,满足IRS8反演温度的需要。
　　2、研究了MODIS基于近红外差分吸收技术的可降水量产品MOD05的算法以及MODIS利用双通道消除大气影响反演海表温度的算法。因为HJ-1B和TERRA过境时间接近,在很难取得与数据对应的实时水汽廓线数据和验证数据的情况下,文中选用了 MOD05可降水量产品数据作为反演模型的输入,选用 MODIS的温度产品数据作为HJ-1B IRS8反演温度的验证数据。
　　3、选取了覆盖渤海和黄海部分海域的5景 IRS8数据进行了温度反演,反演结果与MODIS温度产品对比验证后认为IRS8反演的温度值普遍高于MODIS产品温度值,而且在温度较低时温度的差异将更大,其中有一景数据(2009.10.02)过境时间与 MODIS的几乎一样,反演结果较理想,相对误差在10％以内的点占97.26%,相对误差在5%以内的点占84.75%,而且RMSD小于1,因而说明环境卫星热红外数据在一定程度上也像MODIS热红外数据一样具有很高的实用性。

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1 引言

1.1 研究的意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容

2 反演理论基础及算法修正

2.1 热辐射原理

2.2 算法研究

3 数据处理与温度反演

3.1 研究区概况

3.2 辐射定标

3.3 水体识别

3.4 可降水量产品MOD05处理

3.5 水表温度反演

4反演结果检验与分析

4.1 检验原理

4.2海表温度产品MOD28

4.3 结果验证

4.4 实验分析

5 结论和展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

附件1 HJ-1B 热红外波段数据辐亮度(W m-2 sr-1μm-1)与亮温(K)查找表

附件2 MODIS产品介绍及格式说明

作者简历

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