异质性下垫面卫星遥感地表温度验证方法研究

发布时间：2017-06-07 19:11

  本文关键词：异质性下垫面卫星遥感地表温度验证方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：遥感获取的地表温度(简称遥感地表温度)作为地气能量交换,土壤蒸散发,农作物估产,环境监测等研究领域的重要输入数据,其精度高低直接或间接地影响着研究结果的可靠性。但受限于地面实测数据测量的空间范围较小、代表性较弱的弱点,验证遥感地表温度的精度,尤其在异质性下垫面的精度时,会受到尺度效应的显著影响。此外验证地表温度还会受到地面试验数据转换为地表温度时所使用的方法和处理过程的影响,试验数据处理的精度也会直接影响遥感地表温度验证。因此地表温度验证过程是由多个环节组成的,在考虑尺度效应的同时也不能忽略用于验证地表温度所使用的试验数据的精度。本文以黑河下游额济纳旗东北部稀疏植被覆盖区为研究区,以2014年7-8月在该地区进行地面试验所获取的热红外辐射数据、该地区四分量长波辐射数据、组分发射率以及多种卫星遥感数据等为主要研究数据,对多种仪器测量的试验数据转换为地表温度的方法、组分温度提取方法以及提升小范围测量数据的空间代表性的方法进行了研究。试验数据转换方法的研究中主要考虑大气因素的影响,本文使用中分辨率成像光谱仪(MODIS,Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)的大气廓线产品对不同观测角度、地面传感器架设高度以及波段范围的大气透过率、上行和下行辐射进行了精细的模拟。使用四分量下行长波辐射数据和大气参数模拟结果建立了8-14μm范围内高时间分辨率的大气下行辐射的估算方法。模拟发现对于四分量净辐射传感器测量的长波辐射,其所受大气透过率和大气上行辐射影响较大,6m高度时的大气上行辐射可达40-80W/m2,大气透过率则只有80%左右,当高度增加到24m时上行辐射进一步增大,最高可达110W/m2左右,大气透过率则下降到70%左右,忽略这两个大气参数的影响可给计算得到的实测地表温度带来超过5K的偏差。便携式热像仪以其快速获取面状区域温度图像的特点常被用来进行地表组分温度的同步观测。本文研究了热像仪数据中提取组分温度的方法,结果显示该方法提取出的组分温度与固定测温仪测量的结果保持了良好的一致性,提取结果较为理想。本文通过拟合的方法建立了多波段反射率数据、反射率数据像元周边的变异系数与地表温度间关系,结果显示该拟合关系可以很好的描述地表温度变化情况,对于两景ASTER数据,拟合的决定系数达到0.7以上,均方根误差分别为1.9K和3.2K左右;对于两景Landsat 8数据,拟合的决定系数达到0.88以上,均方根误差分别为1.2K和1.5K左右。同时该方法建立的拟合关系应用于不同空间尺度的数据时,可以表现出相对稳定的计算精度,体现出较为稳定的空间不变性。使用小范围获取的组分温度数据结合该方法建立的拟合关系可以提高小范围试验数据的空间代表性,进而可以对低空间分辨率遥感数据进行验证。
【关键词】：大气参数 组分温度 地表温度 尺度效应 验证
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP79
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 选题背景及意义11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 地表温度反演11-12
• 1.2.2 地表温度验证12-14
• 1.3 研究内容与论文结构14-17
• 1.3.1 研究内容14
• 1.3.2 论文结构14-17
• 第二章 观测试验与研究数据17-31
• 2.1 观测试验介绍17-25
• 2.1.1 试验区概况17-18
• 2.1.2 试验目的18-19
• 2.1.3 试验方法19-25
• 2.2 研究数据25-30
• 2.2.1 试验观测数据25-27
• 2.2.2 卫星遥感数据27-29
• 2.2.3 其他数据29-30
• 2.3 本章小结30-31
• 第三章 大气参数模拟31-48
• 3.1 针对卫星遥感数据的大气参数模拟31-32
• 3.2 针对固定测温仪和热像仪数据的大气参数模拟32-42
• 3.2.1 模拟方法32-34
• 3.2.2 模拟结果34-42
• 3.3 针对四分量数据的大气参数模拟42-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第四章 遥感地表温度与组分温度获取48-63
• 4.1 地表发射率确定48-50
• 4.2 ASTER与Landsat 8 数据地表温度反演50-52
• 4.3 MODIS地表温度获取52
• 4.4 组分温度获取52-60
• 4.4.1 图像分割52-55
• 4.4.2 热像仪定标55-56
• 4.4.3 组分温度计算结果56-60
• 4.5 四分量地表温度获取60-62
• 4.6 本章小结62-63
• 第五章 异质性下垫面地表温度验证63-75
• 5.1 使用四分量地表温度数据对比验证63-65
• 5.2 异质性分析65-66
• 5.3 地表温度验证方法改进66-73
• 5.4 本章小结73-75
• 第六章 总结与展望75-77
• 6.1 研究总结75-76
• 6.2 展望76-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-82
• 攻读硕士学位期间取得的成果82-83

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈顺云;马瑾;刘培洵;刘力强;;中国大陆地表温度年变基准场研究[J];地球物理学报;2009年09期

2 徐永明;覃志豪;沈艳;;长江三角洲地区地表温度年内变化规律与气候因子的关系分析[J];国土资源遥感;2010年01期

3 钱乐祥;;城市热岛研究中地表温度与植被丰度的耦合关系[J];广州大学学报(自然科学版);2006年05期

4 张春玲;余华;宫鹏;居为民;;基于遥感的土地利用空间格局分布与地表温度的关系[J];遥感技术与应用;2008年04期

5 陈公德;徐建华;戴晓燕;董山;;运用遥感数据挖掘解析城市地表温度的空间变异规律[J];遥感技术与应用;2008年04期

6 彭征;廖和平;郭月婷;李清;;山地城市土地覆盖变化对地表温度的影响[J];地理研究;2009年03期

7 高志强;宁吉才;高炜;;基于遥感的沿海土地利用变化及地表温度响应[J];农业工程学报;2009年09期

8 彭文甫;张东辉;何政伟;杨存建;赵景峰;;成都市地表温度对不透水面的响应研究[J];遥感信息;2010年02期

9 张宏群;杨元建;荀尚培;何彬方;张爱民;吴文玉;;安徽省植被和地表温度季节变化及空间分布特征[J];应用气象学报;2011年02期

10 聂建亮;武建军;杨曦;刘明;张洁;周磊;;基于地表温度-植被指数关系的地表温度降尺度方法研究[J];生态学报;2011年17期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 李秀霞;南颖;;基于遥感技术的延吉市地表温度现状分析[A];中国地理学会百年庆典学术论文摘要集[C];2009年

2 曹广真;毛显强;李贵才;王今殊;刘勇洪;;北京市地表温度的变化及驱动力分析[A];中国气象学会2007年年会气候变化分会场论文集[C];2007年

3 潘卫华;陈家金;李文;;福建省地表温度分布特征的遥感动态监测[A];华东地区农学会学术年会暨福建省科协第七届学术年会农业分会场论文集[C];2007年

4 侯光雷;张洪岩;张正祥;;基于热红外数据的地表温度反演算法综述[A];中国地理学会百年庆典学术论文摘要集[C];2009年

5 邓玉娇;王捷纯;黄晓云;;土地利用类型对地表温度影响的综合评价指数[A];第28届中国气象学会年会——S1第四届气象综合探测技术研讨会[C];2011年

6 俞布;缪启龙;徐永明;李潇潇;张玮玮;;城市下垫面类型与地表温度之间的关系分析[A];第27届中国气象学会年会城市气象，让生活更美好分会场论文集[C];2010年

7 周纪;刘闻雨;占文凤;;集成多源遥感数据估算逐时地表温度[A];遥感定量反演算法研讨会摘要集[C];2010年

8 钱乐祥;崔海山;;珠江三角洲地表水汽特征与地表温度的关系[A];中国地理学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年

9 张兴强;;鲁中山区地表温度和土地利用变化特征[A];第31届中国气象学会年会S11 第三届城市气象论坛—城市与环境气象[C];2014年

10 孟宪红;吕世华;张宇;张堂堂;;使用LANDSAT-5 TM数据反演金塔地表温度[A];中国气象学会2005年年会论文集[C];2005年

中国重要报纸全文数据库 前7条

1 记者 柴野;德国地表温度高达摄氏50度[N];光明日报;2013年

2 卞吉;预报气温并非地表温度[N];中国气象报;2012年

3 美惠;气候变暖令沙漠更加荒凉[N];大众科技报;2009年

4 采访人 本报通讯员 秦振　卓静;世园绿岛贡献率达2.4%[N];中国气象报;2011年

5 刘妍;二氧化碳曾保护地球不挨冻[N];北京科技报;2007年

6 本报驻日内瓦记者 李肇东;2001年气候异常为历史罕见[N];光明日报;2002年

7 本报记者 黄芍　王湖录;在烈日和高温下[N];钦州日报;2009年

中国博士学位论文全文数据库 前9条

1 刘佳;利用钻孔温度梯度重建过去地表温度变化研究[D];兰州大学;2015年

2 张广宇;基于TM数据的吉林西部轻度盐碱地带地表温度、湿度及地气间热交换研究[D];中国地质大学(北京);2015年

3 段四波;高空间分辨率全天候地表温度反演方法研究[D];中国农业科学院;2016年

4 彭征;重庆市中心城区土地利用/覆盖变化及其对地表温度影响研究[D];西南大学;2009年

5 张金区;珠江三角洲地区地表热环境的遥感探测及时空演化研究[D];中国科学院研究生院（广州地球化学研究所）;2006年

6 戴晓燕;基于遥感数据挖掘定量反演城市化区域地表温度研究[D];华东师范大学;2008年

7 谢启姣;城市热岛演变及其影响因素研究[D];华中农业大学;2011年

8 蔡国印;基于MODIS数据的地表温度、热惯量反演研究及其在土壤水分、地气间热交换方面的应用[D];中国科学院研究生院（遥感应用研究所）;2006年

9 聂芹;上海市城市不透水面及其热环境效应的分形研究[D];华东师范大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 袁亚雄;基于IDL的热红外遥感空间降尺度研究[D];中国地质大学(北京);2015年

2 杨学森;基于单通道算法的Landsat8卫星数据地表温度反演研究[D];中国地质大学(北京);2015年

3 孙舒婷;大兴安岭森林地表温度的遥感估算及分析研究[D];东北林业大学;2015年

4 李斌侠;地表组成及空间分布特征对城市地表温度的影响[D];哈尔滨师范大学;2016年

5 杨涵棋;基于遥感天津地区地表温度与土地覆盖关系研究[D];天津师范大学;2016年

6 解潍嘉;遥感观测林冠温度的角度效应动态模拟研究[D];北京林业大学;2016年

7 梁敏;大兴安岭多年冻土区地温时空变化遥感研究[D];吉林大学;2016年

8 孙晨红;多源遥感数据融合生成高时空分辨率地表温度研究与验证[D];西安科技大学;2015年

9 艾娜古丽·买买托莲;基于Landsat 8数据地下水“浅埋带”的圈定方法研究[D];新疆大学;2016年

10 余德;洞庭湖区湿地演变与地表温度空间格局的关系研究[D];湖南农业大学;2015年

  本文关键词：异质性下垫面卫星遥感地表温度验证方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：430024