[发明专利]一种基于温度变化速率的地表温度降尺度方法

权利要求书

1.一种基于温度变化速率的地表温度降尺度方法，其特征在于，包括如下步骤：

静态降尺度，包括：

a1:根据式T_slope＝arctan(CRLST)＝arctan(ΔT/Δd)，通过输入高分辨率地表温度影像计算高分辨率的地表温度坡度；

式中，T_slope为地表温度坡度，CRLST为地表温度变化速率，ΔT为一幅地表温度影像中两个点之间的温度差异，Δd为一幅地表温度影像中两个点之间的距离；

a2:将高分辨率的地表温度升尺度到低分辨率地表温度作为背景温度；

a3:输入低分辨率的地表温度和高分辨率的地表温度坡度，用移动窗口算法计算降尺度后高分辨率的地表温度；

步骤a3中所述移动窗口算法的计算过程如下：

将一个像元分解到9个子像元，则一个像元的地表温度描述为背景温度和温度差异的总和，表示为

T_{high(3i+m，3j+n)}＝T_low(i，j)+ΔT’_{(3i+m，3j+n)}，m，n∈(0，2)；

式中，T_high，T_low和ΔT’分别为高分辨率的地表温度，低分辨率的地表温度以及高、低分辨率的地表温度之间的差值；i和j分别是低分辨率的地表温度的行列号；

降尺度前的地表温度与降尺度后子像元的平均地表温度相等，约束条件如下：

将ΔT’替换为ΔT，则有下式，

T_low(i，j)+ΔT’_{(3i+m，3j+n)}＝T_back(i，j)+ΔT_{(3i+m，3j+n)}；

式中，T_back(i,j)是一个临时产生的背景温度，根据上述约束条件可以计算得到，

将T_back代入式T_{high(3i+m,3j+n)}＝T_low(i,j)+ΔT’_(3i+m,3j+n)，则可得降尺度后的高分辨率地表温度T_{high(3i+m,3j+n)}＝T_back(i,j)+ΔT_(3i+m,3j+n)，

其中，ΔT_(3i+m,3j+n)＝Δd×tan(T_{slope(3i+m,3j+n)})。

2.如权利要求1所述的基于温度变化速率的地表温度降尺度方法，其特征在于，在所述静态降尺度后还包括如下步骤：

动态降尺度，包括：

b1:将温度年循环模型加入到降尺度中，得到

T_high(t)＝T_low(t)+ΔT'(t)＝T_back(t)+ΔT(t)；

其中，T_low(t)＝Asin(2πtf+θ)+B；

式中，T_high(t)是高分辨率的地表温度时间序列，T_low(t)是低分辨率的地表温度时间序列，T_back(t)是一个临时产生的背景温度，ΔT(t)是一幅地表温度影像中两个点之间的温度差异，ΔT’(t)是高、低分辨率的地表温度之间的差值，A是温度的季节振幅，f是频率，θ是相位，B是年平均温度，t是时间；

将地表温度时间序列T_high(t)和T_low(t)输入到非线性回归方程中计算得到温度年循环模型的系数A、θ、B；

b2:根据温度年循环模型的系数A、θ、B计算低分辨率地表温度，作为背景温度；

b3:将高分辨率的温度坡度T_slope用于低分辨率地表温度降尺度。

3.如权利要求2所述的基于温度变化速率的地表温度降尺度方法，其特征在于，还对所述高分辨率地表温度T_{high(3i+m,3j+n)}进行初级平滑处理，以消除格网效应，并最小化温度重新分配产生的误差。