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基于ETM+热红外波段的南京地区地表温度反演算法研究

朱文娟  
【摘要】: 区域性的地表温度,是该地区热能量分布的重要参数,通过遥感影像获得是最便捷、最有效的方法。热红外遥感是遥感研究中的一个重要领域,而从热红外遥感图像中提取出温度信息是热红外遥感技术应用的前提。 由于基于Landsat TM和ETM+的单窗算法和单通道算法迄今为止仅在很少的几个试验区使用过,其在更广范围内的适用性如何还需要做进一步的深入探讨。其次,单窗算法和单通道算法作为最常用的两种反演温度的算法,它们之间的对比分析鲜有研究。因此,本文通过对南京地区的同一幅遥感图像用这两种方法分别反演了地表温度,并对这两种算法进行了对比分析。并且,ETM+的信号处理部分设置了两种状态,即低增益状态和高增益状态,但这两种状态下反演的地表温度有什么差异还没有相关研究。本文在最后分别用这两种信号处理状态利用单窗算法和单通道算法反演了地表温度,以此比较了这两个状态反演的地表温度的差异。 本文根据2000年6月南京地区(包括高淳和溧水)的Landsat 7 ETM+遥感影像分别在热红外波段的高增益和低增益状态利用单窗算法和单通道算法两种反演方法,在ERDAS的空间建模模块中建立起了一系列模型,进行地表温度的反演,并对地表温度的空间分布差异进行了分析。 结果表明:(1)不同土地利用类型下垫面的地表温度有较大的差异。下垫面介质的热学特征、土壤湿度、植被覆盖度和人为热源是造成这种温度分布差异的内在原因。(2)这两种算法反演的地表温度总体比较接近,但单通道算法反演的结果要高一些,平均比单窗算法高1.3℃;两种算法反演的结果都比亮度温度高,其中,单窗算法比亮温高1.68℃,而单通道算法的这一差值为5.7℃。(3)低增益状态和高增益状态反演出的温度只有微小的差别,但低增益状态下的地表温度要比高增益状态下的略高一些。因此可以认为这两种工作状态都可用来反演南京地区的温度。本文最终选择高增益状态来反演地表温度。 最后,论述了反演陆面温度存在的问题以及地表温度热红外遥感反演的发展趋势。


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