GF-5号卫星SST反演与应用研究

发布时间：2020-05-25 15:45

【摘要】：GF-5卫星全谱段成像仪在热红外8-13μm谱段范围内具有4个温度反演通道(B09:8.01~8.393μm、B10:8.42~8.833μm、B11:10.3~11.33μm、B12:11.4~12.53μm),空间分辨率小于40m,是国内首个具有四个热红外通道的卫星,为温度反演等领域研究提供良好的基础。本文以MODTRAN(Moderate resolution atmospheric Transmittance and Radiance code)与TIGR(Thermodynamic Initial Guess Retrievl)全球大气廓线数据为基础,采用Jiménez-Mu?ozSobrino’s单通道算法、QIN单通道算法、多通道劈窗算法对GF-5卫星热红外数据进行海表温度(Sea Surface Temperature,简称SST)的模拟反演,并用GF-5热红外数据进行SST反演验证与分析。在SST模拟反演中,将有GF-5通道响应函数的数据在中纬度夏季、中纬度冬季及中纬度三种大气模式下,用MODTRAN模拟得到不同观测天顶角度、不同比辐射率条件下的辐亮度、透过率、水汽含量等参数,通过Planck函数求得GF-5的星上辐射亮温,用上述三种算法求得反演温度值,以反演温度值与SST真实值的误差作为温度反演精度的评价标准。通过对比GF-5卫星不同通道、不同观测天顶角度、不同比辐射率等条件下的误差,结果表明单通道温度反演中,B11通道的反演精度高,效果最好,B09通道反演精度最低,B12、B10次之;多通道劈窗算法中,B09-B10-B11-B12通道反演精度最高,B10-B11-B12、B09-B11-B12、B11-B12、B09-B10-B11、B09-B11、B09-B10-B12、B09-B10、B10-B11、B10-B12次之,B09-B12通道反演精度最低。传感器垂直向下观测(即观测天顶角为0°)时的SST反演精度最高;不同观测天顶角条件对SST反演精度影响较大,角度越大反演精度越低;不同发射率对SST反演精度影响较小,二通道、三通道和四通道劈窗算法SST反演精度随着发射率的变化总体在0.1K以内变化。不同大气模式对SST反演精度影响较大,其中,中纬度冬季大气模式反演精度最高,其次是中纬度大气模式反演精度较高,中纬度夏季大气模式反演精度较低,总体是多通道算法反演精度优于单通道算法反演精度。由于单通道算法反演误差较大,不满足标准SST反演精度要求,因此进行了二次修订,修订后效果有明显改善,普适性单通道算法二次修订后效果不如QIN单通道算法,且二次修订后,GF-5的B09通道结果有改善但仍不满足标准SST反演精度。两通道劈窗算法有几个通道组合也不满足标准SST反演的精度要求,因此也进行了温度反演算法的二次修订,两通道劈窗算法自身误差较小(反演温度均匀分布在真实温度两侧),修订后误差变化不大,修订效果较差。最后对GF-5热红外数据的星地同步试验进行了验证,结果表明GF-5热红外数据反演结果有五种组合的反演精度优于2K,其中B09-B10通道组合的均方根误差(RMSE)最小,为0.57K。研究用此通道组合的卫星反演数据进行温排水试验温度反演及温升提取,发现温升的提取有5级,GF-5热红外数据具有较高的分辨率及较高的温度反演精度。
【图文】：

中国大陆核电厂分布

CTD仪器水体温度测量
【学位授予单位】：防灾科技学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P407

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本文编号：2680374