丹东—辽阳热红外遥感地温反演与地热资源探测方法研究

发布时间：2020-08-23 18:56

【摘要】：近年来,随着传统化石能源的枯竭与环境的日益恶化等一系列问题的出现,开发新型能源已经成为我国长期的能源发展战略之一。地热资源因其资源丰富、清洁无污染等优点而备受人们关注,逐渐被视为传统能源的替代品。然而传统的地热勘探方法勘探周期长,浪费人力物力,有时甚至会诱发地质灾害。为了解决这一地热资源的勘探开发问题,可以利用热红外遥感数据的地表温度反演获取地表温度信息,简单快速的将地表浅层地热检测出来,通过分析不同时段内热图像上均存在的地热标志与温度异常圈定地热远景区慢慢成为寻找地热资源的一种新的技术手段。地表温度是地面能量平衡和水平衡中的重要参数,同时也是监测地球资源环境动态变化的重要指标,它在地表与大气的能量交换过程中也有着无可替代的作用。通常情况下,我们可以使用基于热红外遥感数据的地表温度反演的技术手段来进行地质勘探、气象预测、农业生产、灾情监测等相关领域的研究。本文所用的热红外数据为在NASA和USGS免费获得的两种热红外遥感图像:Landsat8与MODIS。选用Landsat8数据的是因为Landsat8卫星携带的TIRS热红外传感器更加先进,具有较高的空间分辨率与温度分辨率,更加有利于从大气温度中将地表温度分离出来并监测微小的温度变化,适用于地表温度反演;而MODIS数据则因其光谱范围广、更新频率高、算法成熟等优点也是地表温度反演的常用遥感数据之一。根据两种数据不同的特点分别进行研究分析后找出精度最高最实用的反演算法并利用ENVI软件进行图像处理,最后得出温度反演结果。本文以丹东-辽阳地区作为研究对象,区内地热资源丰富,有多处地热田和地热点存在,为地温反演研究提供良好的背景条件。在充分收集前人资料并结合反演结果中的异常点与当地的温泉点、构造、当地历史气温和MODIS地表温度产品等进行对比验证研究,完成对当地地热资源与断裂构造的空间分布相关性分析并推断出地热资源的分布位置,为应用热红外遥感技术寻找地热资源提供可靠的科学参考。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P627;P314
【图文】：

地层分布,区域地质构造,表壳岩,辽河群

9图 2.2 研究区区域地质构造图(李文庆，2015)2.3 地层特征研究区区属华北地层区，辽东分区。出露地层依次有太古界表壳岩，古元古界辽河群，中元古界榆树砬子组，新元古界的青白口系、南华系，古生界的寒武系、奥陶系和二叠系，然后是中生界仅出露侏罗系和白垩系，最新出露的地层是少量的新生界第四系地层。其中以古元古界辽河群分布最广，发育最全，其它断代地层分布则较为局限和零散。区内太古界表壳岩仅以包体形式赋存于太古宙变质深成岩中。包体产状与寄主岩片麻理平行或斜交，界线清楚。由于其分布面积小（<2km2），又遭受多期次变质变形改造，无法进行详细划分和区域对比，故统称为太古宙表壳岩组合。它们零星

界面图,辐射定标,界面图,辐射亮度

第 3 章基于 Landsat8 数据地表温度反演移量，ENVI 软件的通用辐射定标工具能自动读取元数据利用波段计算或定标工具即可完成辐射定标。dsat8 数据，在 ENVI 里有自动进行辐射定标的工具。同标的目的是将 DN 值转化为辐射亮度值，所以打开工具alibration 并将定标类型改为辐射亮度值(Radiance)，其他得到定标后的 Band10 辐射亮度图像。

大气剖面,网站,参数,辐射亮度

第 3 章基于 Landsat8 数据地表温度反演射强度，最后再转换成地表温度。在地-气辐射传输过程中卫星收到的热红外辐射能量值 Lλ主要由三部分组成：地面的真实辐射亮度经过大气层衰减之后卫星传感器接收的能量；大气上行辐射亮度L↑和大气下行辐射亮度 L↓。其表达式为： ( ) ( ) L= BT+ L +L S 1上式即为辐射传输方程的基本式，其中 ε 为地表比辐射率；B(TS)为黑体辐射亮度；TS为地表真实温度，单位为开尔文(K)；τ 为大气透过率。其中 B(TS)的表达式为：( ) ( ) BT= L L 1 L /S而表达式中的透过率、向上辐射亮度和向下辐射亮度这三个基本参数根据前文所说需要在 http：//atmcorr.gsfc.nasa.gov/网站中，输入遥感数据的成像时间以及所下载图像的中心经纬度(也可输入所需区域大致经纬度)等参数计算获取。

【参考文献】