基于地面场景建模的像元尺度地表温度模拟研究
发布时间：2021-07-04 05:04
遥感反演的地表温度作为许多陆面过程模型重要且敏感的输入参数,广泛应用于天气预报、林火监测、冻害监测、水资源利用和城市气候监测等方面。验证遥感反演的地表温度的精度、量化其误差,不仅有利于遥感算法的改进,同时为遥感产品的深入应用提供支持。由于异质性下垫面站点实测数据与遥感产品存在尺度不匹配、观测方式差异等问题,地面实测值直接作为验证的“真值”可能存在较大误差。本文以黑河下游试验区为研究对象,考虑太阳光照方向-地面-传感器观测方向几何关系以及空间异质性等,构建地面场景模型用以模拟目标像元LST,实现地面单点测量值向目标像元尺度LST的转换。本文以黑河流域下游四道桥试验区为研究区,于2014年78月和2016年7月,在混合林站、胡杨站和超级站样方内开展地面三维结构参数和地表热辐射观测试验。分别通过地面站点数据和机载航空数据两种方式构建场景模型,模拟了四分量净辐射传感器视场内的地表温度。基于地面站点数据构建真实三维场景模型将传感器视场所在地面简化为平面,树冠简化为椭球体,模拟光照和观测方向,获取传感器组分比例。利用热像仪和红外辐射计实测地物辐射温度,经过仪器定标、大气校正等...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
太阳光照阴影和传感器观测阴影的相互关系
Ermida 等[15]对 MGP模型做了改进。运用微积分的思想将投影平面划分为 0.01 m 的规则网格（如图1-2 所示），采用计算机计算单棵树冠投影到地面上的投影面积 A(θ, )和树冠在传感器观测方向与太阳光照方向在地面上投影的重叠区域面积 AOverlap。改进后模型与原始 MGP 模型相比，两者模拟 LST 差值小于 0.25%。该方法被用于 SEVIRI和 MODIS LST 的比较。原始 MGP 模型局限于计算简单树冠形状，如锥体、球体等，对复杂地面场景及人工地表无法有效表达，而经 Ermida 等改进后的模型能适应各种树冠形状。MGP 模型中假设场景中地面只有裸土一种类型，而实际地表情况可能十分复杂。Cao 和 Liu 等[31]考虑场景中道路的影响，将场景分为道路区域和农作物区域分别计算两者对整个混合像元地表温度的贡献，同时考虑了道路周围农作物对道路的影响。利用黑河流域的机载热像仪数据验证了模型误差小于 1.1K。与原始 MGP 模型相比，该模型对特定场景的处理更加细致。MGP 模型作为一种简单、输入参数少、具有相对严谨物理意义的地表温度升尺度方法，能够用于自然地表异质性下垫面像元尺度地表温度相对真值的模拟。正是由于该模型的这些特性，使得其特别适合模拟全球或者大范围区域 LST。但是
图 1-2 在光照-观测几何条件下投影到规则格网上的面积图示[15].2 真实结构三维模型.2.1 离散各向异性辐射传输模型离散各向异性辐射传输模型（DART）是一种严格的、高级的辐射传输模模型于 1992 年由 CESBIO（Centre d’Etudes Spatiales de la BIOsphère）实验32]。DART 模型不但能够在异质性三维结构植被覆盖地表估计短波和长波辐射传输，而且可以估计窄波段甚至整个光谱范围的表面方向辐射和热量分近地表空间，整个场景被分为大小相等的立方体单元。场景主要类型包括、树叶、树干、草地、水体等（如图 1-3）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]航空遥感地表温度时间归一化[J]. 朱琳清,周纪,刘绍民,李国全. 遥感学报. 2017(02)
[2]中国地表覆盖异质性参数提取与分析[J]. 于文涛,李静,柳钦火,曾也鲁,尹高飞,赵静,徐保东. 地球科学进展. 2016(10)
[3]非匀一冠层热辐射方向性3维模型构建——以玉米冠层为例[J]. 马红章,刘素美,孙根云,杜永明,孙林,柳钦火. 遥感学报. 2016(03)
[4]基于地面观测的异质性下垫面像元尺度地表温度模拟研究进展[J]. 彭志兴,周纪,李明松. 地球科学进展. 2016(05)
[5]基于机载LiDAR落叶松树冠几何形状三维重建关键技术研究[J]. 赵晨阳,邢艳秋,霍达,焦义涛,尤号田. 西北林学院学报. 2015(02)
[6]高密度机载LiDAR数据中确定树冠覆盖的方法[J]. 刘立坤. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2015(01)
[7]全球变暖背景下珠江流域极端气温与降水事件时空变化的区域研究[J]. 黄强,陈子燊. 地球科学进展. 2014(08)
[8]定量遥感升尺度转换研究综述[J]. 栾海军,田庆久,余涛,胡新礼,黄彦,刘李,杜灵通,魏曦. 地球科学进展. 2013(06)
[9]地理空间数据的尺度转换[J]. 胡云锋,徐芝英,刘越,艳燕. 地球科学进展. 2013(03)
[10]城市模拟目标的3维热辐射方向性模型[J]. 马伟,陈云浩,占文凤,周纪. 遥感学报. 2013(01)
硕士论文
[1]异质性下垫面卫星遥感地表温度验证方法研究[D]. 李明松.电子科技大学 2016
本文编号：3264096
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
太阳光照阴影和传感器观测阴影的相互关系
Ermida 等[15]对 MGP模型做了改进。运用微积分的思想将投影平面划分为 0.01 m 的规则网格（如图1-2 所示），采用计算机计算单棵树冠投影到地面上的投影面积 A(θ, )和树冠在传感器观测方向与太阳光照方向在地面上投影的重叠区域面积 AOverlap。改进后模型与原始 MGP 模型相比，两者模拟 LST 差值小于 0.25%。该方法被用于 SEVIRI和 MODIS LST 的比较。原始 MGP 模型局限于计算简单树冠形状，如锥体、球体等，对复杂地面场景及人工地表无法有效表达，而经 Ermida 等改进后的模型能适应各种树冠形状。MGP 模型中假设场景中地面只有裸土一种类型，而实际地表情况可能十分复杂。Cao 和 Liu 等[31]考虑场景中道路的影响，将场景分为道路区域和农作物区域分别计算两者对整个混合像元地表温度的贡献，同时考虑了道路周围农作物对道路的影响。利用黑河流域的机载热像仪数据验证了模型误差小于 1.1K。与原始 MGP 模型相比，该模型对特定场景的处理更加细致。MGP 模型作为一种简单、输入参数少、具有相对严谨物理意义的地表温度升尺度方法，能够用于自然地表异质性下垫面像元尺度地表温度相对真值的模拟。正是由于该模型的这些特性，使得其特别适合模拟全球或者大范围区域 LST。但是
图 1-2 在光照-观测几何条件下投影到规则格网上的面积图示[15].2 真实结构三维模型.2.1 离散各向异性辐射传输模型离散各向异性辐射传输模型（DART）是一种严格的、高级的辐射传输模模型于 1992 年由 CESBIO（Centre d’Etudes Spatiales de la BIOsphère）实验32]。DART 模型不但能够在异质性三维结构植被覆盖地表估计短波和长波辐射传输，而且可以估计窄波段甚至整个光谱范围的表面方向辐射和热量分近地表空间，整个场景被分为大小相等的立方体单元。场景主要类型包括、树叶、树干、草地、水体等（如图 1-3）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]航空遥感地表温度时间归一化[J]. 朱琳清,周纪,刘绍民,李国全. 遥感学报. 2017(02)
[2]中国地表覆盖异质性参数提取与分析[J]. 于文涛,李静,柳钦火,曾也鲁,尹高飞,赵静,徐保东. 地球科学进展. 2016(10)
[3]非匀一冠层热辐射方向性3维模型构建——以玉米冠层为例[J]. 马红章,刘素美,孙根云,杜永明,孙林,柳钦火. 遥感学报. 2016(03)
[4]基于地面观测的异质性下垫面像元尺度地表温度模拟研究进展[J]. 彭志兴,周纪,李明松. 地球科学进展. 2016(05)
[5]基于机载LiDAR落叶松树冠几何形状三维重建关键技术研究[J]. 赵晨阳,邢艳秋,霍达,焦义涛,尤号田. 西北林学院学报. 2015(02)
[6]高密度机载LiDAR数据中确定树冠覆盖的方法[J]. 刘立坤. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2015(01)
[7]全球变暖背景下珠江流域极端气温与降水事件时空变化的区域研究[J]. 黄强,陈子燊. 地球科学进展. 2014(08)
[8]定量遥感升尺度转换研究综述[J]. 栾海军,田庆久,余涛,胡新礼,黄彦,刘李,杜灵通,魏曦. 地球科学进展. 2013(06)
[9]地理空间数据的尺度转换[J]. 胡云锋,徐芝英,刘越,艳燕. 地球科学进展. 2013(03)
[10]城市模拟目标的3维热辐射方向性模型[J]. 马伟,陈云浩,占文凤,周纪. 遥感学报. 2013(01)
硕士论文
[1]异质性下垫面卫星遥感地表温度验证方法研究[D]. 李明松.电子科技大学 2016
本文编号：3264096
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/qxxlw/3264096.html
