[发明专利]一种基于HJ-1B IRS卫星数据反演LST的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于HJ-1B IRS卫星数据反演LST的方法，该方法是一种利用国产HJ-1B卫星IRS传感器数据反演地表温度LST的实用技术方法，能够应用在农业和环境监测等领域，属于卫星遥感技术领域。

背景技术

陆地表面温度(Land Surface Temperature，LST)是一个重要的地球物理参数。利用卫星遥感数据提取海洋温度(Sea Surface Temperature，SST)技术已较为成熟，可以在全球范围内达到1K的精度。由于陆地表面比海洋表面复杂得多，导致陆地表面温度反演的精度较低，陆地表面温度反演成了一个亟待解决的科学难题。

随着遥感技术的发展，对地热红外遥感在环境质量与灾害监测、气象气候热场监测、农业干旱监测、城市热岛调查等方面发挥着重要的作用，为了满足我国不断发展的热红外定量化应用需求，我国于2008年9月6日在太原卫星发射中心成功地发射了环境一号A、B卫星(HJ-1A、B卫星)。其中HJ-1B上搭载了红外相机IRS，热红外通道的光谱范围是1015～1215μm，星下点空间分辨率为300m，量化等级为10bit，幅宽为720km。但由于存在传感器本身温控技术水平低、绝对定标系数不精确等问题，导致HJ-1B IRS数据的LST反演精度不高、不稳定，严重制约了其定量化应用。

为了提高HJ-1B IRS数据LST反演精度，国内科学家已经做了很多有价值的工作，有学者以发射前实验室定标为基础，利用星上黑体定标数据对HJ-1B热红外通道进行星上定标，有学者以青海湖不同时相的美国TERRA卫星MODIS传感器31通道数据对HJ-1B热红外通道进行交叉定标，提高了HJ-1B热红外通道定标系数的精度，还有学者根据HJ-1B IRS数据的特点开发了专门的单窗LST反演算法，这些工作使得反演的LST数据更加精确，但距离国外传感器反演的LST数据精度还有一定差距，比如美国TERRA卫星MODIS传感器的LST数据产品。

国外科研人员利用某些地物在热红外波段比辐射率的稳定性和大气层顶太阳中波波段的辐射率变化极小的现象，利用MODIS的31和32两个热红外波段，开发了白天/黑夜适用的推广的分裂窗口LST算法，该算法通过实地测量验证，在晴空条件下精度可达到1K。由于TERRA卫星与HJ-1B卫星轨道设计相似，两者成像时间通常相差半个小时以内，可以假定两种数据反演的LST数值上将会非常接近，并且TERRA卫星重访周期短，同一地区每天都有成像数据，所以对于HJ-1B IRS数据几乎都可以找到对应的MODIS数据，因此本发明的出发点便是利用MODIS LST数据来提高HJ-1B IRS数据LST反演的精度。

发明内容

本发明的目的是针对HJ-1B IRS数据在定量遥感中的应用，提供一种有效的LST反演技术。本技术利用遥感图像时空融合技术，通过国外传感器MODIS高精度的LST反演产品来提高HJ-1B IRS数据LST反演的精度，同时实现了大区域内不同实相HJ-1B IRS数据反演LST到同一时像的目的，是一种针对国产HJ-1B IRS数据反演地表温度LST的实用技术方法。

本发明的基本思路为：对于单景或多景获取时间在一个月以内的、地理位置相近的多景HJ-1B IRS数据，利用单窗LST算法反演对应时像的地表温度，根据每景HJ-1B IRS数据的获取时间与地理范围下载对应的美国TERRA卫星MODIS传感器数据反演的LST产品MOD11A1/2数据，然后利用遥感图像时空融合的办法将不同时像的多景HJ-1B IRS LST数据逐像素变换到一个固定的时像下。本发明是一种利用HJ-1B IRS数据生产大区域的、固定时像下的LST产品的技术。

本发明是一种从HJ-1B IRS数据反演LST的方法，该方法具体步骤如下：

步骤一、获取时间在一个月以内的、地理位置相近的n景HJ-1B IRS数据，其中，n≥1，根据获取时间及地理位置下载对应的MODIS的植被指数产品，利用该产品反演每景HJ-1B IRS数据对应的地表发射率(Land Surface Emissivity，LSE)；

步骤二、利用单窗算法反演每景HJ-1B IRS数据的LST；

步骤三、下载与每景HJ-1B IRS数据获取时间及地理位置对应的MODIS地表温度产品，并选定某一时像作为基准时相，利用遥感图像时空融合技术将步骤二中获取的不同时相的HJ-1B IRS LST数据变换到基准时相下；