地表温度的遥感反演:理论.推导及应用

第13卷　第4期甘肃科学学报Vol.13　No.4　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Dec.

20012001年12月JournalofGansuSciences

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江　东,王乃斌,杨小唤,刘红辉

(中国科学院地理科学与资源研究所资源环境国家数据中心,北京　100101)

ᅋေ:从热红外遥感资料反演地表温度场,是一项复杂而又极富挑战性的工作。回顾了多年来该领域的研究进展,对基于地表温度的计算过程进行了详细的推导,得出两种目前常用的基于气象卫星NOAAAVHRR数据的计算公式,在此基础上,给出了1999年黄淮海地区地面温度的计算实例。

ܱ࡯Ս:地面温度;遥感;反演

P42313,P40716　　　໓ངѓ്઒:Aᇏ๭ٳোݼ:

地球表面温度是一个重要的水文、气象参数,它影响大气、海、陆之间的显热和潜热交换。

长时间序列的温度资料,是诸多研究领域不可或缺的基海温和地温资料,尤其是大空间尺度、

础资料。

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20世纪60年代末,人们开始用卫星热红外波段测量海面温度(SeaSurfaceTemperature,

随着遥感技术的向前发SST)(Rao,1968;LaVioletteandChabot,1968;CurtisandRao,1969)。

展,卫星数据的质量不断提高,利用气象卫星资料(如NOAAAVHRR、GMS等)获取海面温

.1974;Walton,1980;McClainetc.1983,1985;Price,度的技术逐渐趋于成熟(Prabhakara,etc

1984;CooperD.,AsrarG.,1989;OttleC.andVidalMadjarD.1992)[1]。受SST研究成果的鼓舞,对地面温度(LandSurfaceTemperature,LST)的研究越来越引起人们浓厚的兴趣。LST是SST研究的继承和发展,而陆地表面的情况要复杂的多:与比较均一的海面相比,陆地表面地物类型变化很大,如作物覆盖地区与休耕地温度差别十分明显;同时,LST在一天内的循环变化的物理机制十分复杂。因此,LST的反演是当前研究的热点之一[2,3]。

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目前,用于地面温度反演的比较成熟的算法有分裂窗算法(SplitWindowsAlgorithm)、热惯量方法(ThermalInertialMethod)和温度、比辐射率分离算法(SeparateTemperatureandE2missivityMethod)等,其最基本的理论依据是维恩位移定律和普朗克定律[4～6]。从辐射数据反演地面温度主要须解决2个问题:①大气扰动(主要是水汽)的去除;②地表比辐射率订正[7]。下面对该问题进行推导和说明。

൬۠ರ௹:2001-02-19

ࠎࣁཛଢ:中国科学院知识创新工程项目(KZCX2230824)

第13卷　　　　　　　　　　江东等:地面温度的遥感反演:理论、

推导及应用　　　　　　　　　　　　　　　37211ڕഝԮൻଆ྘

地物辐射经过大气被卫星传感器所接收,其间所受大气的影响可用辐射传输方程表示(Chandrasekhar,1960):

=-kΚΘ+BΚ)H2O(IΚds(1)

式中:IΚ:透过大气的波长为Κ的辐射密度;

s:透过的路径长(m);

3ΘH2O:水汽的密度(kg