[发明专利]一种角度一致的全球MODIS地表温度产品研制方法

说明书

本发明提供了一种角度一致的全球MODIS地表温度产品研制方法，包括：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；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的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。本发明有助于提升地表温度产品在气候变化、资源环境监测、地表能量平衡等方面的应用价值。

技术领域

本发明涉及遥感地表温度估算技术领域，特别是涉及一种角度一致的全球MODIS地表温度产品研制方法。

背景技术

地表温度(Land Surface Temperature，LST)是地表能量平衡的重要物理量，也是区域和全球尺度上地表和大气之间热量和水量交换的良好指标，广泛应用于气候变化监测、地表蒸散发估算、城市热环境研究等诸多研究领域。

由于卫星观测像元中地表非均一、非等温混合像元的普遍存在以及植被冠层三维结构在不同观测几何结构下对光照/阴影组分地表温度的影响，大幅宽卫星获取的地表温度通常具有较强的角度效应，因此，目前仍未有全球尺度角度一致的地表温度遥感产品。在实际应用中，热辐射方向性模型是地表温度角度归一化最常用的方法，但是其中的模型存在计算效率低、输入参数多且难以获取、适用范围小等问题，无法实际应用到获取全球尺度角度一致的地表温度产品中。

因此，发展一套全球尺度角度一致的地表温度算法模型，获取全球尺度垂向地表温度遥感产品，对提升地表温度产品在气候变化、资源环境监测、地表能量平衡等实际应用上具有重要意义。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种角度一致的全球MODIS地表温度产品研制方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种角度一致的全球MODIS地表温度产品研制方法，包括：

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；

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。

优选地，所述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，包括：

获取所述初始全球尺度MODIS遥感数据和初始ERA5-Land再分析数据；

对所述初始全球尺度遥感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。