[发明专利]一种角度一致的全球MODIS地表温度产品研制方法

权利要求书

1.一种角度一致的全球MODIS地表温度产品研制方法，其特征在于，包括：

根据获取到的初始全球尺度MODIS遥感数据和初始再分析数据构建MODIS遥感数据与ERA5-Land再分析数据的数据库；

利用MODIS观测天顶角信息提取出所述MODIS遥感数据与ERA5-Land再分析数据的数据库中MODIS天顶观测方向的遥感数据和再分析数据，并根据所述MODIS天顶观测方向的遥感数据和再分析数据构建训练数据集；

基于所述训练数据集，利用随机森林机器学习算法建立全球尺度垂向地表温度估算模型；

基于所述全球尺度垂向地表温度估算模型，利用MODIS非垂向观测时刻遥感数据及ERA5-Land再分析数据估算对应的MODIS垂向地表温度数据。

2.根据权利要求1所述的角度一致的全球MODIS地表温度产品研制方法，其特征在于，所述根据获取到的初始全球尺度MODIS遥感影像数据和初始再分析数据构建MODIS遥感数据与ERA5-Land再分析数据的数据库，包括：

获取所述初始全球尺度遥感影像数据和初始再分析数据；

对所述初始全球尺度遥感影像数据和初始再分析数据进行时空匹配和预处理，得到预处理数据；

根据所述预处理数据构建所述MODIS遥感数据与ERA5-Land再分析数据的数据库。

3.根据权利要求2中任一项所述的角度一致的全球MODIS地表温度产品研制方法，其特征在于，所述初始全球尺度遥感影像数据来源于MODIS/Terra+Aqua卫星，所述初始全球尺度遥感影像数据包括MOD11A1/MYD11A1地表温度数据、MCD15A3H叶面积指数数据、MCD43A4反射率数据、MOD44B植被覆盖数据；所述初始再分析数据来源于ERA5-Land的逐小时数据集，所述初始再分析数据包括气温、辐射、土壤湿度数据。

4.根据权利要求2中所述的角度一致的全球MODIS地表温度产品研制方法，其特征在于，所述时空匹配的步骤包括：

在像元尺度上，根据MODIS观测时间从初始再分析数据中提取出对应所述MODIS观测时间的再分析数据；

将提取的再分析数据从原始9km分辨率重采样至与MODIS地表温度相同的1km分辨率。

5.根据权利要求2中所述的角度一致的全球MODIS地表温度产品研制方法，其特征在于，所述预处理包括MODIS地表温度数据的质量控制以及初始全球尺度遥感影像数据与初始再分析数据之间的质量控制。

6.根据权利要求1中所述的角度一致的全球MODIS地表温度产品研制方法，其特征在于，所述训练数据集包括垂向反射率数据、叶面积指数数据、植被覆盖数据、辐射/气温/土壤湿度再分析数据和垂向地表温度数据。

7.根据权利要求1中所述的角度一致的全球MODIS地表温度产品研制方法，其特征在于，所述训练数据集的构建方法包括：

将垂向反射率数据、叶面积指数数据、植被覆盖数据、辐射/气温/土壤湿度再分析数据和垂向地表温度数据通过随机抽样法拆分为训练集和验证集；所述训练集和所述验证集的数据量之比为8:2。

8.根据权利要求1中所述的角度一致的全球MODIS地表温度产品研制方法，其特征在于，所述全球尺度垂向地表温度估算模型为卫星天顶观测方向遥感地表温度数据与植被及再分析数据的函数关系f：

T_Nadir＝f(TA_Nadir,SM_Nadir,LAI_Nadir,NDVI_Nadir,SSRD_Nadir,....)

其中，下标Nadir代表MODIS垂向观测时刻，T表示MODIS垂向观测时刻遥感影像地表温度，TA为空气温度，SM为土壤水分，LAI为叶面积指数，NDVI为归一化植被指数，SSRD为太阳下行短波辐射。

9.根据权利要求1和8中任一项所述的角度一致的全球MODIS地表温度产品研制方法，其特征在于，所述基于所述全球尺度垂向地表温度估算模型，利用MODIS非垂向观测时刻遥感数据及ERA5-Land再分析数据估算对应的MODIS垂向地表温度数据，公式可表示为：

To_ff^Nadir＝f(TAo_ff,SMo_ff,LAIo_ff,NDVIo_ff^Nadir,SSRDo_ff,....)；

其中，下标off代表MODIS非垂向观测时刻，上标Nadir表示垂向遥感数据，T表示估算的MODIS非垂向观测时刻的垂向地表温度，TA为空气温度，SM为土壤水分，LAI为叶面积指数，NDVI为归一化植被指数，SSRD为太阳下行短波辐射，f为所述全球尺度垂向地表温度估算模型。