[发明专利]光学遥感图像云下地表温度及发射长波辐射的估算方法有效

专利信息
申请号: 201510239813.0 申请日: 2015-05-12
公开(公告)号: CN104899555B 公开(公告)日: 2018-03-09
发明(设计)人: 王天星;施建成;阎广建 申请(专利权)人: 中国科学院遥感与数字地球研究所
主分类号: G06K9/00 分类号: G06K9/00;G06T7/00;G01K11/30
代理公司: 北京易捷胜知识产权代理事务所(普通合伙)11613 代理人: 齐胜杰
地址: 100094*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 光学 遥感 图像 地表 温度 发射 长波 辐射 估算 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及环境监测技术领域,具体而言,特别涉及一种光学遥感图像云下地表温度及发射长波辐射的估算方法。

背景技术

利用光学遥感图像获取地表温度是遥感应用的关键领域之一,地表温度的遥感反演主要靠热红外波段,然而热红外波段很难穿透云层,因此,当前利用遥感反演地表温度几乎都集中在晴空条件下,有云条件下的地表温度无法直接从光学遥感图像上获取,造成遥感反演的温度产品空间不连续,难于应用,例如难于被研究全球变化的模型采用也难于准确刻画地表的热状况,限制了遥感反演的地表温度在干旱监测、火情监测、城市热环境监测等领域的广泛应用。

同时,地表长波辐射是地表能量平衡、全球变化研究的关键参数,该参数主要依赖地表温度,因此,和地表温度一样,有云条件下难以获得长波辐射。

针对现有技术中无法从光学遥感图像上确定有云条件下的地表温度的问题,目前尚未提出有效的解决方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种光学遥感图像云下地表温度及发射长波辐射的估算方法,以解决现有技术中无法从光学遥感图像上确定有云条件下的地表温度的问题。

依据本发明的一个方面,提供了一种光学遥感图像云下地表温度的估算方法。该方法包括:确定待处理的光学遥感图像上所有云层投射阴影的具体范围,其中,具体范围包括纯阴影区、云层下覆盖非阴影区和云层下覆盖阴影区;针对纯阴影区,通过图像反演得到纯阴影区的地表温度;针对云层下覆盖非阴影区,在待处理的光学遥感图像上提取一个晴空区域作为参考区,并获取参考区的地表温度;获取与待处理的光学遥感图像间隔预设时间的晴空光学遥感图像作为中介图像;在中介图像上,分别获取与云层下覆盖非阴影区和参考区对应区域的地表温度,依次得到第一温度和第二温度;根据参考区的地表温度、第一温度和第二温度得到云层下覆盖非阴影区的地表温度;针对云层下覆盖阴影区,在待处理的光学遥感图像上,获取包括云层下覆盖阴影区的一个区域作为搜索区域;根据搜索区域内的纯阴影区的地表温度得到云层下覆盖阴影区的地表温度。

进一步地,确定待处理的光学遥感图像上所有云层投射阴影的具体范围具体包括:利用待处理的光学遥感图像上云层和云层投射阴影的对应关系,结合卫星观测角度和太阳角度确定云层的高度;根据云层的高度以及待处理的光学遥感图像,确定待处理的光学遥感图像上所有云层投射阴影的具体范围。

进一步地,在待处理的光学遥感图像上提取一个晴空区域作为参考区,具体为在待处理的光学遥感图像上,且与云层下覆盖非阴影区间隔第一预设距离的范围内提取一个晴空区域作为参考区。

进一步地,在待处理的光学遥感图像上,获取包括云层下覆盖阴影区的一个区域作为搜索区域,具体为:在待处理的光学遥感图像上,提取以云层下覆盖阴影区为中心,以第二预设距离为半径的一个区域作为搜索区域。

进一步地,根据参考区的地表温度、第一温度和第二温度得到云层下覆盖非阴影区的地表温度,具体包括:建立第一温度和第二温度的线性关系式;将参考区的地表温度代入线性关系式,以得到云层下覆盖非阴影区的地表温度。

进一步地,根据搜索区域内的纯阴影区的地表温度得到云层下覆盖阴影区的地表温度包括:从通过图像反演得到纯阴影区的地表温度中获取搜索区域内的各个纯阴影区像元的温度;对各个纯阴影区像元温度求均值;将均值作为云层下覆盖阴影区的阴影区像元的温度。

依据本发明的一个方面,提供了一种光学遥感图像云下地表发射长波辐射的估算方法。该方法包括:采用本发明提供的任意一种光学遥感图像云下地表温度的估算方法确定光学遥感图像的云下地表温度;根据云下地表温度、长波发射率和玻尔兹曼定律确定光学遥感图像云下地表发射的长波辐射。

通过本发明,首先确定待处理的光学遥感图像上所有云层投射阴影的具体范围,然后针对不同的阴影区,采用相适应的方法获得地表温度,具体地,针对纯阴影区,通过图像反演得到纯阴影区的地表温度;针对云层下覆盖非阴影区,在待处理的光学遥感图像上提取一个晴空区域作为参考区,并获取参考区的地表温度,获取与待处理的光学遥感图像间隔预设时间的晴空光学遥感图像作为中介图像,在中介图像上,分别获取与云层下覆盖非阴影区和参考区对应区域的地表温度,依次得到第一温度和第二温度,根据参考区的地表温度、第一温度和第二温度得到云层下覆盖非阴影区的地表温度;针对云层下覆盖阴影区,在待处理的光学遥感图像上,获取包括云层下覆盖阴影区的一个区域作为搜索区域;根据搜索区域内的纯阴影区的地表温度得到云层下覆盖阴影区的地表温度,从而实现了有云层情况下地表温度的恢复。

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