ASTER发射率产品支持的Landsat8地表温度反演

摘要

Landsat8提供了100米空间分辨率的热红外数据，基于该数据反演的高空间分辨率地表温度信息，对支持城市热岛效应、地表蒸散发估算等研究具有重要意义。本文提出了一个改进的地表发射率估算方法并将其用于Landsat8数据的地表温度反演。利用模拟数据和黑河地面实测数据对算法进行了验证，结果表明该方法显著提高了地表温度的反演精度。主要研究内容和结论如下：
　　（1）为了解决现有地表发射率估算方法在裸露地表精度较差的问题，提出了一个改进的地表发射率估算方法。该方法首先利用ASTER GED产品求解裸土发射率，再利用ASTER波谱库中的植被发射率和植被覆盖度结合计算地表发射率。利用张掖地区2012年11景ASTER TES算法反演的地表发射率产品和实测地表发射率数据对该方法进行了验证，结果表明该方法估算的地表发射率整体精度较高，可以有效改进裸露地表的发射率估算精度。
　　（2）利用快速辐射传输模型RTTOV结合MERRA大气廓线数据对Landsat8热红外影像进行快速大气校正，利用估算的地表发射率进行地表温度反演。基于Landsat8 TIRS第10波段，利用TIGR全球大气廓线库对RTTOV和MODTRAN5.2计算的大气透过率、大气上下行辐射的精度进行了对比，结果表明 RTTOV计算的大气透过率和大气上行辐射与MODTRAN5.2计算的结果的相关系数高于0.99，表明RTTOV和MODTRAN精度相当，但具有更快的运行速度，更适合用于地表温度反演。
　　（3）地表温度反演算法的验证分为两个部分：1）基于模拟数据的验证，利用TIGR大气廓线库模拟了地表温度反演中可能的误差，分析了理论精度；2）基于实测数据的验证，利用黑河HiWATER试验中2013-2015三年的地面实测温度对地表温度反演的结果进行验证。结果表明物理单通道地表温度反演算法和普适性单通道算法均有较好的反演精度，但物理单通道算法的整体反演精度稍高于普适性单通道算法。

目录

声明

1 绪论

1.1研究背景及意义

1.2 地表温度反演国内外研究现状

1.3 地表发射率反演国内外研究现状

1.4研究内容、研究方案及技术路线

1.5论文组织结构

1.6小结

2 基本理论与数据介绍

2.1 基本理论

2.2 研究区域概况

2.3 数据介绍

2.4 大气辐射传输模型

3 地表发射率估算方法

3.1 基于ASTER GED的地表发射率估算方法

3.2 NDVI阈值法

3.3 裸土发射率回归计算

3.4 精度验证与分析

3.5 小结

4 地表温度反演算法

4.1单通道地表温度反演算法

4.2精度验证与分析

4.3 小结

5 总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间的主要成果