湖泊水面温度遥感反演系统研究

摘要

湖泊在人类的生产活动中扮演者重要的角色,湖泊水面温度影响着湖泊内各种生物化学物理过程和水文过程,因此精确获取此值对评价湖泊生态系统和了解湖泊生态变化的规律有着重要的意义。由于湖泊水面温度具时空分布和面分布的不均匀性,传统的采点测量湖泊水面温度不能满足湖泊水面温度的实时性和空间性的需求。遥感影像有着实时性强,空间分布均匀等优点,其反演温度法已经成为了一种获取湖泊水面温度的全新的途径。通用的商业遥感软件依托其功能强大、适用性强等优点,并且能够满足最基本的图像处理需求而得到了很大范围的应用。但是商业遥感软件授权费高,功能繁多复杂,程序结果复用性不高;尤其在遥感温度反演方面,其操作过更为复杂,对操作人员的要求过高,且还要输入种类繁多的参数。从便于操作和满足实际需求考虑,因此急切需要根据实际科研需求,研发出来一款满足科研生产并且便于操作的软件系统。
　　本文首先对热红外遥感技术进行了回顾和总结,并且介绍了实现热红外遥感温度反演的常用算法。针对热红外遥感反演温度过程中的实际需求和图像可视化的相关特性,多方面对比了常用图像处理、数学计算和可视化编程的开发语言,并选择IDL作为主要语言进行系统的开发。对于如何利用IDL实现对遥感影像中的波段处理、图像可视化分析、文件操作等进行了详细的分析与设计,并利用ENVI二次开发最终实现了本系统。最后,根据实际测量的水面温度值作为检验值验证了湖泊水面温度反演系统的反演精度,经验证,能够较为准确地根据卫星遥感影像得到湖泊水面的温度。
　　本此设计开发的系统具有图像显示、卫星图像定标、图像裁切、水体提取和温度反演等功能,不仅可以应用到实际的科研生产中去,而且在中小型的遥感软件开发方面提供了一种典型的实现方法。

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1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究概况

1.3 论文的主要研究内容

2 关键技术研究

2.1 热红外遥感反演水体温度的理论

2.2 模型验证

2.3 开发环境和语言的介绍

2.4 IDL与C#混合编程介绍

2.5 本章小结

3 湖泊水面温度反演系统设计

3.1 遥感反演温度系统的需求分析

3.2 遥感反演温度系统的总体设计

3.3 本章小结

4 遥感反演系统的开发与实现

4.1 文件处理功能

4.2 图像显示功能

4.3 图像的裁切功能

4.4 传感器定标功能

4.5 水体的提取功能

4.6 温度反演功能

4.7 本章小结

5 实例应用

5.1 功能展示

5.2 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 课题展望

致谢

参考文献