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风云卫星地表温度反演算法研究

胡菊旸  
【摘要】:地表温度是区域和全球地表物理过程中的关键因子,在地表和大气交互及能量交换中起重要作用。利用热红外遥感数据可反演在空间和时间连续的地表温度,在气候、农业、环境和灾害监测等领域有极大应用价值。FY3A/MERSI及FY2/VISSR的热红外数据具有高空间分辨率和高时间分辨率的优势,其地表温度产品具有很好的应用前景。现有算法不可直接应用,针对这两个传感器数据特点研究反演算法十分必要。 本文首先选用MODTRAN4模拟大气和几何因子对FY3A/MERSI和FY2/VISSR热红外通道大气透过率及上、下行辐射的影响,结果显示晴空条件下观测天顶角和大气水汽含量起主要作用,反演地表温度时可只校正这两个因子影响。 其次,通过模拟实验研究地表比辐射率测量中大气下行长波辐射的快速测量方法,并经过野外测量实验验证,得此方法可获取准确下行辐射保证地表比辐射率测量精度。对于我国西部测量的地表比辐射率进行多项分析,显示出测量结果的可靠性、实验选点的代表性、测量地表的均一性,及测量地表时间上的稳定性。该测量数据对地表比辐射率反演算法的发展和验证极具价值。 第三,研究针对FY3A/MERSI传感器通道的单通道算法。用模拟实验拟合大气参数表达式和观测角度表达式的系数,用实验数据发展和验证地表比辐射率反演算法。对算法模拟验证,结果显示加入角度因子在角度大于20°时反演精度改善极为显著。星-地同步验证显示在敦煌区域MERSI反演结果较地面测量温度平均偏差-1.985K。 第四,选择考虑水汽因子的分裂窗算法反演FY2F地表温度。通过模拟实验选用对水汽的拟合精度最高的表达式引入分裂窗算法,然后拟合各观测角度下系数建立查找表。经模拟和遥感数据验证实验,本文反演算法有明显优势,可反演高精度地表温度。


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