基于热红外遥感影像的河流水温反演方法比较--以长江上游流域为例

摘要

水温是影响河流生态环境的重要因素.传统水温观测手段受限于测站的地理位置,数据分布稀疏.近20年来随着热红外卫星传感器在空间分辨率上的革新,热红外遥感影像逐步被应用于反演河流水温,但目前相关研究聚焦于利用单颗卫星数据并使用单一水温反演方法而忽略与其他卫星以及处理方法做对比.本文以长江上游流域为例,分别评估了水文反演流程中3个步骤的差异对水温精度的影响:遥感数据(MODIS和Landsat)、大气校正方法(辐射传递模型法与JM&S单通道算法)和大气校正参数(Atmcorr和GEOS-5 FP-IT).研究结果表明:(ⅰ)MODIS数据因为空间分辨率较低并不能满足反演长江上游流域水温的需求;(ⅱ)由于长江上游流域大气水汽含量较高,JM&S单通道算法反演水温误差过大;(ⅲ)当流域拥有实测水温资料时,最佳反演流程是使用辐射传递模型法与Atmcorr大气校正参数反演Landsat水温并进一步使用逻辑回归模型校正数据,最终所得反演水温RMSE为1.0~1.1℃;(ⅳ)对于无测站流域,较适合的流程为使用辐射传递模型法和GEOS-5 FP-IT大气校正参数并设定大气校正参数阈值,最终反演水温RMSE为1.2℃.同时研究还表明大气透过率以及大气上行辐射强度是影响反演水温精度的主要因素.因此本文建议在对不同流域进行水温反演时应尽可能对上述两种参数进行敏感性分析.