發(fā)布時(shí)間：2020-10-11 14:57

　　 地表溫度(Land Surface Temperature, LST)是描述陸地表面能量交換過程和反映地表特征的重要參數(shù)。衛(wèi)星遙感是區(qū)域或全球尺度地表溫度快捷獲取的最佳手段,目前從主要的星載熱紅外傳感器得到的地表溫度空間分辨率仍較低,極大地限制了地表溫度的應(yīng)用。在相同遙感數(shù)據(jù)中,可見光/近紅外波段的空間分辨率通常較熱紅外波段更高。實(shí)踐證明,把熱紅外波段數(shù)據(jù)與空間分辨率較高的可見光/近紅外波段數(shù)據(jù)進(jìn)行融合,可有效地提高地表溫度圖像的空間分辨率。由于空間分辨率是通過像元尺度來表示,因此,提高地表溫度圖像的空間分辨率,實(shí)際上就是對地表溫度圖像的像元分解,把大尺度的像元分解成較小尺度的像元。目前雖然已經(jīng)提出了不同的像元分解方法,但根據(jù)地表組分來進(jìn)行地表溫度圖像像元分解,并且保持分解前后像元熱輻射特征不變,一直是熱紅外遙感應(yīng)用研究的重要方向。本文的研究目標(biāo)是,以Landsat 8為遙感數(shù)據(jù)源,以能量平衡為原則,綜合不同地表組分熱輻射的異質(zhì)性和不同空間分辨率的可見光/近紅外波段數(shù)據(jù)與熱紅外波段數(shù)據(jù)的融合方法,對100 m空間分辨率的地表溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行像元分解,以期將地表溫度的空間分辨率提高到30 m,從而實(shí)現(xiàn)高空間分辨率地表溫度數(shù)據(jù)的獲取。本文的研究方法是,提出了一種地表溫度光譜分解模型(Temperature Unmixing with Spectral, TUS),成功實(shí)現(xiàn)了地表溫度的像元分解。首先,基于線性光譜混合模型獲得不同地表組分的豐度值；基于溫度/植被指數(shù)選取地表組分典型端元的地表溫度；綜合不同地表組分的比輻射率數(shù)據(jù)計(jì)算得到30 m空間分辨率的初次分解地表溫度數(shù)據(jù)。然后,基于30 m空間分辨率的初次分解子像元的地表溫度數(shù)據(jù),計(jì)算得到初次分解子像元的輻亮度和輻射通量數(shù)據(jù),從而獲得初次分解子像元輻射通量占其父像元輻射通量的權(quán)重。最后,通過子像元權(quán)重計(jì)算得到子像元的輻亮度,從而獲得30 m空間分辨率的地表溫度數(shù)據(jù)。為了驗(yàn)證方法的可信性,分別采用升尺度降尺度驗(yàn)證方法和對比分析方法,評(píng)價(jià)論文提出的TUS模型的精度。以改進(jìn)型單窗算法反演得到的100 m空間分辨率的地表溫度作為“真值”,首先通過升尺度得到300 m空間分辨率的地表溫度數(shù)據(jù),然后,分別采用TUS模型、SUTM模型和E-DisTrad模型降尺度得到100m空間分辨率的地表溫度,最后,與“真值”進(jìn)行比較,評(píng)價(jià)三種模型的優(yōu)劣性。研究結(jié)果表明,基于TUS模型實(shí)現(xiàn)了Landsat 8地表溫度的像元分解,將地表溫度的空間分辨率提高到30 m,相較于熱紅外波段的空間分辨率(100 m)提高了近3倍。同時(shí),地表溫度的像元分解反映出不同地表組分地表溫度的空間差異性,地表溫度的分布狀況與下墊面類型有較好的一致性。同E-DisTrad、SUTM模型相比較,TUS模型不僅有效地保證了地表溫度像元分解前后熱輻射能量的一致性,而且像元分解的精度最高,平均絕對誤差(MAE)和均方根誤差(RMSE)分別為1.71K和2.37K,而SUTM、E-DisTrad模型的MAE和RMSE分別為：2.04K、2.79K和2.23K、3.20K。因此,地表溫度光譜分解模型非常適合于復(fù)雜地表覆蓋地區(qū)的地表溫度影像數(shù)據(jù)的降尺度處理。
【學(xué)位單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：P407
【部分圖文】：

義為波段范圍（畔１），Ｃｆｌ．ｌ９１ｘｌ〇８Ｗｎｍ４ｓｒ－ｉｍ—２，Ｃ尸１．４巧ｘｉ〇４?叫ｎＫ。??Ｌａｎｄｓａｔ?８?ｉｍＳ第１０波段的范圍是１０．４－１２．５?Ｍｍ，通過模擬此波段范圍內(nèi)黑??體的福亮度與地表溫度的關(guān)系（圖３．４），我們有：??灰巧）＝廣?虧——＝?義｜??（３－１３）??６?＾?Ｊｊ’Ａ盧，－１）?ｅｘｐ＾／Ｔ；）－！??式（３－１３）中，＆巧）為黑體的轄亮度值（ＷｎＴ２?ｓｒ－ｉ／ｍｉ－ｉ），７；為地表溫度化），??＆＝１５１４Ｗｍ－２，?＆＝１３０１Ｋ。??基于３０ｍ空間分辨率的地表組分豐度數(shù)據(jù)，根據(jù)Ｎｏｒｍａｎ等提出的混合像元??比賴射率估計(jì)方法［９３，９４］，可Ｗ得到不同地表姐分３０?ｍ空間分辨率的混合像元比??箱射率值，見公式（３－１４）：??卻）＝藝６？乂?（３－１４）??ｉ＝ｌ??式（３－１４）中，為３０?ｍ空間分辨率的比轄射率，Ｓ為地表組分Ｚ？的比箱射??率

個(gè)對象與其分解前父像元是相對應(yīng)的，獲得每個(gè)分割后對象的福亮度。通過確定??分解后子像元在其父像元中貢獻(xiàn)的福射能量值，從而可Ｗ獲得分解后子像元的權(quán)??重，子像元權(quán)重計(jì)算方法見圖３．５。??巧次分解??子化九地表溫度?子巧止權(quán)蟲??Ｔ＼?Ｔｉ?７３?Ｗ＼?Ｗｔ?ｍ??７４?７５?Ｔ６?Ｗａ?Ｗｓ＼ｗ６?????????＾互互＿?＿堅(jiān)些堅(jiān)＿??１?ｔ???主Ｊｉ＿間巧分削?——??＾???也＿?戶戶乂＿??初次分解?分剖后??子像九拖亮；適?對象植亮度??圖３．５子像元權(quán)重汁算方法圖??Ｆｉｇ．?３．５?Ｔｈｅ?ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｗｅｉｇｈｔ?ｆｏｒ?ｓｕｂ－ｐｉｘｅｌ??２６??

圖４．１升尺度降尺度驗(yàn)證方法示意圖??Ｆｉｇ．?４．１?Ｓｋｅｔ：ｃｈ?ｏｆ?ｕｐｓｃａｌｉｎｇ?ａｎｄ?ｄｏｗｎｓｃａｌｉｎｇ?ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ?虹ｅｔｈｏｄ??３０??
【參考文獻(xiàn)】

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1 聶建亮;武建軍;楊曦;劉明;張潔;周磊;;基于地表溫度-植被指數(shù)關(guān)系的地表溫度降尺度方法研究[J];生態(tài)學(xué)報(bào);2011年17期

2 楊靜學(xué);蘇華;王云鵬;;DisTrad熱像元分解模型運(yùn)用于高植被覆蓋區(qū)的問題及改進(jìn)[J];遙感技術(shù)與應(yīng)用;2010年03期

3 徐涵秋;林中立;潘衛(wèi)華;;單通道算法地表溫度反演的若干問題討論——以Landsat系列數(shù)據(jù)為例[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版);2015年04期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 王斐;基于地表類型的Landsat TM熱紅外波段遙感影像像元分解算法研究[D];南京大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2836747