[发明专利]基于IDTCM的遥感地表温度时间归一化方法

摘要

本发明属于遥感应用技术领域，尤其涉及一种基于改进日内温度循环模型(Improved diurnal temperature cycle model，IDTCM)的遥感地表温度时间归一化方法。基于IDTCM的遥感地表温度时间归一化方法，包括如下步骤：数据预处理、基于DTCM进行改进得到IDTCM、进行遥感地表温度时间归一化和进行TASI航空遥感地表温度时间归一化。本发明建立了一个改进的日内温度循环模型，改进了现有模型无法克服风速波动的缺点，同时，基于改进的日内温度循环模型构建了遥感地表温度时间归一化方法。

主权项

1.基于IDTCM的遥感地表温度时间归一化方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、数据预处理，包括实测站点真实地表温度Ts(t)数据的获取，机载热红外成像光谱仪(Thermal Airborne Spectrographic Imager,TASI)航空遥感地表温度数据的获取和地表覆盖类型数据的获取所述地表覆盖类型包括非植被覆盖区域、植被、浓密植被和水体四类，其中，非植被覆盖区包括建筑、裸土和荒漠，所述TASI航空遥感地表温度数据和地表覆盖类型数据的空间分辨率相同；S2、基于DTCM进行改进得到IDTCM，具体如下：S21、根据S1所述Ts(t)拟合得到DTCM的参数和平均天气条件下的地表温度，具体为：S211、选取多个S1所述T_s(t)，根据公式结合Levenberg‑Marquargt算法拟合得到不同地物覆盖类型的DTCM的参数，其中，为时间段内天气影响平均状态下的地表温度,t为时间，T₀为日出时刻的地表温度，T_a为地表温度在一个昼夜周期中的变化幅度，ω为日照时长，t_m为昼夜周期中最高地表温度的时刻，t_s为地表温度呈指数函数衰减的起始时刻，δT为T₀与T(t→∞)的差值，k为衰减系数，S212、将S1所述Ts(t)与DTCM模拟得到的地表温度进行对比，计算得到地表温度的瞬时波动；S22、根据天气条件对S21所述DTCM的影响，对S21所述DTCM进行拓展，即其中，T_s(t)为考虑天气条件影响的地表温度，T_s′(t)为实际天气条件下地表温度相对于平均天气因素条件下地表温度的波动，T_s′(t)＝g(ρ)，函数g(g)表示影像因子对地表温度波动的映射关系，向量ρ为影响因子集合,f(t)表示地表温度是以时间t为自变量的函数；S23、使用线性回归模型对S212所述地表温度的瞬时波动进行量化，即Ts′(t)＝kWs(t)+b，其中，k为温度的波动和对应时刻风速线性回归的系数，Ws(t)为t时刻的风速，b为温度的波动和对应时刻风速线性回归的常数项；S24、根据S22所述和S23所述T_s′(t)＝kW_s(t)+b，得到IDTCM；S3、对S2所述IDTCM进行遥感地表温度时间归一化，具体为：S31、tn+1时刻地表温度相对于tn时刻的变化为：其中，ΔT_s(t_n→t_n+1)为t_n+1时刻相对于t_n时刻平均天气状况下地表温度的变化，n为大于零的自然数,f(t_n+1)表示t_n+1时刻的地表温度，f(t_n)表示t_n时刻的地表温度，表示t_n+1时刻没有考虑天气影响的平均状态下的地表温度,表示t_n时刻没有考虑天气影响的平均状态下的地表温度，T_s′(t_n+1)表示t_n+1时刻实际天气条件下地表温度相对于平均天气因素条件下地表温度的波动,T_s′(t_n)表示t_n时刻实际天气条件下地表温度相对于平均天气因素条件下地表温度的波动；S32、将t_n时刻的地表温度归一化至t_n+1时刻，即S4、对S2所述IDTCM进行TASI航空遥感地表温度时间归一化，具体为：S41、根据S1所述TASI航空遥感地表温度数据和地表覆盖类型数据，判断TASI航空遥感数据的每个像元的地物覆盖类型，在S2所述DTCM中找到每个像元的地物覆盖类型对应的输入参数，将所述输入参数输入可视化交互式数据语言(Interactive data language，IDL)程序实现初步时间归一化,得到TASI航空遥感地表温度的初步时间归一化结果S42、对实测站点的实测风速和S212所述地表温度的瞬时波动进行回归分析，得到回归方程，其中，地表温度瞬时波动为因变量，风速为自变量；S43、利用克里金插值法将S42所述回归方程中的斜率和截距进行空间插值，得到两幅和TASI航空遥感地表温度数据具有相同空间分辨率的栅格影像，即斜率空间分布栅格影像和截距空间分布栅格影像，对S42所述实测站点的各个时刻实测风速进行空间插值，得到各个时刻风速的空间分布栅格影像，所述风速的空间分布栅格影像斜率空间分布栅格影像和截距空间分布栅格影像的空间分辨率相同；S44、将S43所述风速的空间分布栅格影像W'_s(t)、斜率空间分布栅格影像k'和截距空间分布栅格影像b'，根据公式进行栅格运算，得到空间分布的地表温度波动S45、对S41所述TASI航空遥感地表温度的初步时间归一化结果和S44所述进行栅格计算，得到基于IDTCM的TASI航空遥感地表温度时间归一化结果。