[发明专利]一种扣除背景辐射影响的温度与发射率测量方法及装置

说明书

一种扣除背景辐射影响的温度与发射率测量方法和装置，本发明利用二维转台驱动多通道红外辐射计进行观测方位角在0~360°范围，观测天顶角在0~90°范围下，多个测量点大气下行辐射测量，有效表征了大气下行辐射在反演地表温度和发射率的影响，提高反演精度；基于实验室多种材料的光谱发射率数据库分析，建立了多通道红外辐射计最小发射率与MMD之间的经验关系如公式，并以此为先验条件有效解决地表温度与发射率的耦合作用影响，实现地表温度与发射率高精度分离；采用上位机软件控制装置运行工作，数据采集、存储和处理等，操作简单高效。

技术领域

本发明涉及红外辐射测量技术领域，尤其涉及一种扣除背景辐射影响的温度与发射率测量方法及装置。

背景技术

地表温度LST(Land Surface Temperature)是地表-大气耦合系统辐射平衡和地表物理过程的重要参数，被全球气候观测系统组织与欧洲航天局气候变化倡议项目列为监测地球气候系统的基本气候变量之一，其时空变化信息在气象预测、气候变化、水循环、地质勘探、农林监测和城市热环境等领域具有重要的科学意义和应用价值。地表发射率是表征地表将热能转化为辐射能能力的度量，在气候模式、矿物识别、生态监测和能量平衡等方面应用广泛。因此如何高精度获取地表温度和发射率具有重要的研究意义和实用价值。

由于背景热辐射的存在以及地表温度与发射率的耦合作用的影响，辐射反演地表温度与发射率又是热红外遥感研究的热点和难点之一，具体表现在：

(1)大气下行热辐射影响。采用辐射测量数据反演地物的温度和发射率时，多通道红外辐射计接收到的辐亮度可表示为L_k＝ε_kB(T_s)+(1-ε_k)·L_k^↓(T_b)，其中，ε_k表示地物目标的通道发射率，T_s表示地物目标的温度，L_k^↓(T_b)表示大气下行热辐射。由公式可知，大气下行热辐射是辐射测量中主要影响因素，特别对于发射率较小的地表。实验表明大气下行辐射在总辐射的比重大约在0.5％～5％之间，对于陆地的温度反演与真实性检验而言，大气下行辐射贡献能引起0.2～4K温差。

(2)地表温度与发射率的耦合作用的影响。多通道红外辐射计接收到的辐亮度可表示为L_k＝ε_kB(T_s)+(1-ε_k)·L_k^↓(T_b)，随着通道数的增加，k个通道可以列出k组方程组，该方程组包含k个通道的发射率值ε_k和一个地表温度T_s，共k+1个未知数，为欠定方程组。