地表溫度（Land surface temperature,LST）在全球地表能量平衡、水文過程和氣候變化中發(fā)揮著重要作用。當(dāng)前基于熱紅外遙感的地表溫度產(chǎn)品主要分為兩類:一是以極軌衛(wèi)星為代表的高空間分辨率-低時(shí)間分辨率LST,細(xì)節(jié)信息豐富,適用于小尺度熱環(huán)境研究,二是以靜止衛(wèi)星為代表的高時(shí)間分辨率-低空間分辨率LST,重返周期短,適合熱環(huán)境的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。單一星載熱紅外傳感器難以兼?zhèn)涓邥r(shí)間與高空間分辨率,極大地限制了地表溫度的應(yīng)用。鑒于此,基于多源遙感數(shù)據(jù)融合的地表溫度降尺度與時(shí)空融合方法已成為獲取高時(shí)空分辨率地表溫度產(chǎn)品的重要手段。本文以黑河中游為研究區(qū),選用Himawari-8 AHI、MODIS、Landsat-8 TIRS等遙感數(shù)據(jù),分別進(jìn)行了Landsat-8 TIRS與Himawari-8 AHI地表溫度反演、多模型地表溫度降尺度驗(yàn)證及對(duì)比、基于時(shí)空融合算法的高時(shí)空分辨率地表溫度產(chǎn)品生成及驗(yàn)證等研究。實(shí)現(xiàn)了從多源遙感數(shù)據(jù)地表溫度反演到地表溫度降尺度與時(shí)空融合相結(jié)合,獲取30m/10分鐘的高時(shí)空分辨率地表溫度產(chǎn)品的整體流程,并結(jié)合地面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)融合結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。具體研究內(nèi)容和結(jié)... 

【文章來源】：山東師范大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

研究區(qū)地理位置及驗(yàn)證站點(diǎn)分布

山東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文21式中，為ASTERGED像元發(fā)射率，和分別為該像元植被發(fā)射率、裸土發(fā)射率。本文所用植被發(fā)射率由ASTER波譜庫中的植被發(fā)射率波譜，結(jié)合ASTER各通道光譜響應(yīng)函數(shù)計(jì)算求得，并取其平均值作為該通道的植被發(fā)射率。植被覆蓋度使用ASTERGED中的多年平均NDVI數(shù)據(jù)計(jì)算。同時(shí)，由于ASTERGED是利用全球多年晴空數(shù)據(jù)拼接得到，部分地區(qū)由于諸多原因缺少有效數(shù)據(jù)，針對(duì)研究區(qū)內(nèi)的ASTERGED缺失值由地表覆蓋數(shù)據(jù)結(jié)合波譜庫進(jìn)行填充。在ASTER傳感器5個(gè)窄通道的裸土發(fā)射率基礎(chǔ)上，可利用窄通道的發(fā)射率組合計(jì)算波長范圍接近的其他熱紅外傳感器的裸土發(fā)射率，以支持地表溫度反演[78]。本文選用ASTER13和14兩個(gè)通道發(fā)射率計(jì)算Landsat-8TIRS10通道發(fā)射率，光譜響應(yīng)函數(shù)如圖3-1所示。圖3-1ASTER和Landsat光譜響應(yīng)函通過ASTER波譜庫中發(fā)射率波譜數(shù)據(jù)，結(jié)合各傳感器波譜響應(yīng)函數(shù)，分別計(jì)算ASTER傳感器在13、14通道和TIRS傳感器在10通道的發(fā)射率，采用最小二乘擬合法建立從ASTER13、14通道的裸土發(fā)射率到TIRS10通道的裸土發(fā)射率的轉(zhuǎn)換關(guān)系，結(jié)果如圖3-2所示。

山東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文22（a）ASTER13通道裸土發(fā)射率（b）ASTER14通道裸土發(fā)射率（c）回歸的Landsat-8TIRS10裸土發(fā)射率圖3-2研究區(qū)Landsat-8TIRS10與ASTER對(duì)應(yīng)通道裸土發(fā)射率3.1.2Landsat-8地表溫度反演在局部熱力學(xué)平衡無云的天氣條件下，熱紅外輻射傳輸方程包括三個(gè)部分：地表發(fā)射的輻射、大氣上行輻射和經(jīng)過地表反射到達(dá)傳感器的大氣下行輻射。物理單通道地表溫度反演算法（簡稱PSC）是輻射傳輸方程的逆運(yùn)算，根據(jù)輻射傳輸方程（公式3-4），黑體的輻射亮度可表示為公式（3-5）。Lisen=()+↑+(1)↓（3-4）Bi(Ts)=LisenLi↑τiεi1εiεiLi↓（3-5）式中，是通道的星上輻亮度，是地表溫度，()是通道的黑體輻亮度，和分別是通道的大氣透過率和地表發(fā)射率，↑是通道的大氣上行輻射，↓是通道的大氣下行輻射。本文選用ERA5再分析數(shù)據(jù)作為實(shí)時(shí)大氣廓線輸入，通過RTTOV輻射傳輸模式獲得大氣上/下行輻射和大氣透過率，并結(jié)合普朗克公式計(jì)算地表溫度。實(shí)時(shí)地表發(fā)射率可

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于FSDAF方法融合生成高時(shí)空分辨率地表溫度[J]. 楊敏,楊貴軍,陳曉寧,張勇峰,尤靜妮.  國土資源遙感. 2018(01)
[2]基于隨機(jī)森林算法的地表溫度降尺度研究[J]. 華俊瑋,祝善友,張桂欣.  國土資源遙感. 2018(01)
[3]暗目標(biāo)法的Himawari-8靜止衛(wèi)星數(shù)據(jù)氣溶膠反演[J]. 葛邦宇,楊磊庫,陳興峰,李正強(qiáng),梅笑冬,劉李.  遙感學(xué)報(bào). 2018(01)
[4]Himawari 8 AHI數(shù)據(jù)地表溫度反演的實(shí)用劈窗算法[J]. 劉超,歷華,杜永明,曹彪,柳欽火,孟翔晨,胡友健.  遙感學(xué)報(bào). 2017(05)
[5]土地利用結(jié)構(gòu)演變對(duì)城市化水平的影響[J]. 鐘順昌,王德起.  經(jīng)濟(jì)問題探索. 2017(05)
[6]基于ASTER GED產(chǎn)品的地表發(fā)射率估算[J]. 孟翔晨,歷華,杜永明,曹彪,柳欽火,孫林,朱金山.  遙感學(xué)報(bào). 2016(03)
[7]單窗算法結(jié)合Landsat8熱紅外數(shù)據(jù)反演地表溫度[J]. 胡德勇,喬琨,王興玲,趙利民,季國華.  遙感學(xué)報(bào). 2015(06)
[8]黑河流域ASTER與MODIS融合生成高分辨率地表溫度的驗(yàn)證[J]. 楊貴軍,孫晨紅,歷華.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2015(06)
[9]基于多源數(shù)據(jù)集成的多分辨率全球地表覆蓋制圖[J]. 俞樂,王杰,李雪草,李叢叢,趙圓圓,宮鵬.  中國科學(xué):地球科學(xué). 2014(08)
[10]遙感地表溫度降尺度方法比較——性能對(duì)比及適應(yīng)性評(píng)價(jià)[J]. 全金玲,占文鳳,陳云浩,劉聞?dòng)?  遙感學(xué)報(bào). 2013(02)



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