利用MODIS数据反演南海南部海表温度及时空变化分析
发布时间：2021-03-03 14:41
南海海水表面温度对中国陆地的气候变化具有显著的影响。以南海南部海域为例,首先对MODIS基础数据进行几何校正及影像去云等预处理,利用辐射传输模型MODTRAN计算大气透过率,利用MODIS数据第31和32波段辐射亮度值计算亮度温度,采用劈窗算法反演南海南部海域海表温度,反演结果与产品及实测数据进行回归分析,采取决定系数（R2）、误差平方和（SSE）及均方根误差（RMSE）进行拟合情况评价。决定系数（R2）大于0.8,SSE、RMSE较小,其中反演结果与实测数据的SSE为1.025,RMSE为0.158,说明反演精度良好。研究表明:温度具有明显的区域和季节变化特征,秋冬较低,春夏较高,在空间上从离近岸向中心海域方向递减,海盆中心温度低。温度受气候的影响,与厄尔尼诺现象呈正相关,与拉尼娜现象呈负相关。
【文章来源】：遥感技术与应用. 2020,35(01)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
MODIS影像云修复（红色区域为研究区范围）
其中：ω表示大气水汽含量，α和β是常量，分别取值为0.02和0.651。ρ2和ρ19分别表示MODIS第2和第19波段的反射率数据。大气透过率与大气水汽含量之间的关系可以通过MODTRAN软件模拟得到。应用MODTRAN软件还需要TIGR数据，TIGR数据包含全球不同区域的2311条大气廓线，内容包括经纬度、近地面气温、大气气压廓线、气温廓线、水汽含量廓线和臭氧含量廓线等。图2为模拟得到的MODIS第31、32波段的大气透过率与大气水汽含量之间的关系。由于MODIS传感器边缘区域的视角与星下点视角差别较大，而视角的变化会改变电磁波在大气中的传播路程，从而改变大气的散射、吸收等作用，直接影响到大气透过率的大小。因此，在计算大气透过率参数时，需要考虑传感器的视角校正问题，校正函数如下：
利用劈窗算法对MODIS数据进行温度反演后，再将研究区部分数据裁剪出来进行制图。研究区包含巴拉望岛岛屿，在制图过程中将该区域剔除，避免巴拉望岛岛屿温度对海洋表面温度分析构成干扰。2013年3月18日研究区温度反演结果如图3所示。本研究的验证数据为MODIS海洋表面温度产品数据以及部分实测数据。其中MODIS海洋表面温度产品数据为MOD28，是海洋2、3级标准数据产品，内容为海面温度，空间分辨率为1 km，拥有日、旬、月的数据。为了验证劈窗算法对MODIS数据反演温度的精度，选取研究区内42个点反演温度同时期对应的实测海洋表面温度数据和MODIS海洋表面温度产品数据作为验证数据。将实测温度与MODIS产品温度、实测温度与MODIS反演温度作精度验证，结果表明实测温度的平均温度为27.60℃，MODIS产品温度的平均温度为26.92℃，MODIS反演温度的平均温度为27.69℃，3组数据的散点图如图4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进的劈窗算法结合Landsat 8热红外数据反演地表温度研究[J]. 翟劭燚,黄对,王文种,刘九夫,王欢,陆之昂. 水文. 2019(05)
[2]基于劈窗算法的Landsat 8影像地表温度反演[J]. 吴亮,姚昆. 电力大数据. 2018(04)
[3]Himawari 8 AHI数据地表温度反演的实用劈窗算法[J]. 刘超,历华,杜永明,曹彪,柳钦火,孟翔晨,胡友健. 遥感学报. 2017(05)
[4]顾及地面传感器观测数据的遥感影像地面温度反演算法[J]. 谭琨,廖志宏,杜培军. 武汉大学学报(信息科学版). 2016(02)
[5]高山草甸遥感温度和地、气温度的关系分析[J]. 闵文彬,李跃清,李宾. 科学技术与工程. 2013(12)
[6]基于MODIS的海表面温度反演系统设计与实现[J]. 陈宏,许华,李家国,余涛,顾行发,李虎. 遥感信息. 2009(02)
[7]CBERS-02 IRMSS热红外数据地表温度反演及其在城市热岛效应定量化分析中的应用[J]. 张勇,余涛,顾行发,张玉香,陈良富,余姗姗,张文君,李小文. 遥感学报. 2006(05)
[8]针对MODIS影像的劈窗算法研究[J]. 毛克彪,覃志豪,施建成,宫鹏. 武汉大学学报(信息科学版). 2005(08)
[9]针对MODIS数据的大气水汽含量反演及31和32波段透过率计算[J]. 毛克彪,覃志豪,王建明,武胜利. 国土资源遥感. 2005(01)
[10]用陆地卫星TM6数据演算地表温度的单窗算法[J]. 覃志豪,Zhang Minghua,Arnon Karnieli,Pedro Berliner. 地理学报. 2001(04)
本文编号：3061444
【文章来源】：遥感技术与应用. 2020,35(01)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
MODIS影像云修复（红色区域为研究区范围）
其中：ω表示大气水汽含量，α和β是常量，分别取值为0.02和0.651。ρ2和ρ19分别表示MODIS第2和第19波段的反射率数据。大气透过率与大气水汽含量之间的关系可以通过MODTRAN软件模拟得到。应用MODTRAN软件还需要TIGR数据，TIGR数据包含全球不同区域的2311条大气廓线，内容包括经纬度、近地面气温、大气气压廓线、气温廓线、水汽含量廓线和臭氧含量廓线等。图2为模拟得到的MODIS第31、32波段的大气透过率与大气水汽含量之间的关系。由于MODIS传感器边缘区域的视角与星下点视角差别较大，而视角的变化会改变电磁波在大气中的传播路程，从而改变大气的散射、吸收等作用，直接影响到大气透过率的大小。因此，在计算大气透过率参数时，需要考虑传感器的视角校正问题，校正函数如下：
利用劈窗算法对MODIS数据进行温度反演后，再将研究区部分数据裁剪出来进行制图。研究区包含巴拉望岛岛屿，在制图过程中将该区域剔除，避免巴拉望岛岛屿温度对海洋表面温度分析构成干扰。2013年3月18日研究区温度反演结果如图3所示。本研究的验证数据为MODIS海洋表面温度产品数据以及部分实测数据。其中MODIS海洋表面温度产品数据为MOD28，是海洋2、3级标准数据产品，内容为海面温度，空间分辨率为1 km，拥有日、旬、月的数据。为了验证劈窗算法对MODIS数据反演温度的精度，选取研究区内42个点反演温度同时期对应的实测海洋表面温度数据和MODIS海洋表面温度产品数据作为验证数据。将实测温度与MODIS产品温度、实测温度与MODIS反演温度作精度验证，结果表明实测温度的平均温度为27.60℃，MODIS产品温度的平均温度为26.92℃，MODIS反演温度的平均温度为27.69℃，3组数据的散点图如图4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进的劈窗算法结合Landsat 8热红外数据反演地表温度研究[J]. 翟劭燚,黄对,王文种,刘九夫,王欢,陆之昂. 水文. 2019(05)
[2]基于劈窗算法的Landsat 8影像地表温度反演[J]. 吴亮,姚昆. 电力大数据. 2018(04)
[3]Himawari 8 AHI数据地表温度反演的实用劈窗算法[J]. 刘超,历华,杜永明,曹彪,柳钦火,孟翔晨,胡友健. 遥感学报. 2017(05)
[4]顾及地面传感器观测数据的遥感影像地面温度反演算法[J]. 谭琨,廖志宏,杜培军. 武汉大学学报(信息科学版). 2016(02)
[5]高山草甸遥感温度和地、气温度的关系分析[J]. 闵文彬,李跃清,李宾. 科学技术与工程. 2013(12)
[6]基于MODIS的海表面温度反演系统设计与实现[J]. 陈宏,许华,李家国,余涛,顾行发,李虎. 遥感信息. 2009(02)
[7]CBERS-02 IRMSS热红外数据地表温度反演及其在城市热岛效应定量化分析中的应用[J]. 张勇,余涛,顾行发,张玉香,陈良富,余姗姗,张文君,李小文. 遥感学报. 2006(05)
[8]针对MODIS影像的劈窗算法研究[J]. 毛克彪,覃志豪,施建成,宫鹏. 武汉大学学报(信息科学版). 2005(08)
[9]针对MODIS数据的大气水汽含量反演及31和32波段透过率计算[J]. 毛克彪,覃志豪,王建明,武胜利. 国土资源遥感. 2005(01)
[10]用陆地卫星TM6数据演算地表温度的单窗算法[J]. 覃志豪,Zhang Minghua,Arnon Karnieli,Pedro Berliner. 地理学报. 2001(04)
本文编号：3061444
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