[发明专利]一种山地地表温度遥感反演方法

说明书

本发明公开了一种山地地表温度遥感反演方法，包括以下步骤：步骤1：下载搭载在Landsat 8卫星上的TIRS传感器的星上辐亮度产品，以及OLI传感器的地表反射率产品，并进行数据预处理；步骤2：地表发射率计算；步骤3：地形参数计算；步骤4：大气参数计算；大气参数包括大气透过率、大气上行辐射和大气下行辐射；步骤5：山地地表温度反演；针对山地的复杂地形，通过将坡度、坡向和天空可视因子等地形参数引入到热辐射传输方程，建立了山地地表温度反演方法，有效减小了利用常规的热辐射传输方程反演山地地表温度导致的误差，提高了山地地表温度反演精度。

技术领域

本发明涉及遥感技术领域，尤其涉及的是一种山地地表温度遥感反演方法。

背景技术

地表温度是描述地表能量分布情况以及地表与大气相互作用的关键因素，也是研究地表物质能量动态平衡的重要参数，被广泛应用于灾害评估、蒸散发估算、气候研究和土壤水分监测等方面。目前的地表温度反演方法大多针对平坦地面，开展复杂地形区的研究甚少。我国五大典型地形包括平原、山地、高原、盆地和丘陵，其中平原面积仅占12％。在复杂地形区，由于地形的起伏造成地表结构发生变化，这种变化引起地面与传感器的几何关系发生改变，进而导致传感器接收到的地面辐射能量的组成部分发生变化。现如今，越来越多高空间分辨率的卫星数据盛行，地形影响在高空间分辨率数据中尤为突出，这使得我们不得不考虑地形起伏导致的辐射能量组成部分的变化。

现有地表温度反演方法主要适用于平坦地表，针对复杂地形区的研究甚少。然而，山地地形的复杂几何结构使得地表与大气之间的热辐射传输方式发生变化，这使得基于常规热辐射传输方程的地表温度反演方法不能适用于山地地表温度反演。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种山地地表温度遥感反演方法。

本发明的技术方案如下：

一种山地地表温度遥感反演方法，包括以下步骤：

步骤1：下载搭载在Landsat 8卫星上的TIRS传感器的星上辐亮度产品，以及OLI传感器的地表反射率产品，并进行数据预处理；

步骤2：地表发射率计算；

步骤3：地形参数计算；

下载地表高程DEM数据，地形参数计算过程包括：

(1)计算坡度和坡向

坡度和坡向采用三阶反距离平方权差分法计算：

式中，S和A分别为坡度和坡向，slope_NS为以坡面目标点高程为中心的3×3个像元内的南北走向趋势，slope_WE为东西走向的趋势，分别通过公式(12)和(13)计算：

slope_WE＝(h_j+1,i-1+2h_j+1,i+h_j+1,i+1-h_j-1,i-1-2h_j-1,i-h_j-1,i+1)/(8×cellsize) (22)

slope_NS＝(h_j-1,i+1+2h_j,i+1+h_j+1,i+1-h_j-1,i-1-2h_j,i-1-h_j+1,i-1)/(8×cellsize) (23)

式中，h为像元的地表高程，i和j分别为像元在地表高程图像中的行号和列号，cellsize为像元的空间分辨率；