基于热红外波段的地表温度反演实验报告

遥感原理与应用

地表温度反演

实验报告

专业：地理信息系统

班级：XXXXXXXX

姓名：XXX

学号：XXXXXX

成绩：

指导教师：XXX

2014年12月17日

一. 实验目的

1. 根据实际需要，学会在网上（如中国科学院遥感与数字地球研究所数据共享网）下载研究区内的遥感数据；

2. 掌握在ENVI中实现简单的地表温度反演的原理与步骤。

二. 实验任务

1. 在中国科学院遥感与数字地球研究所数据共享网上订购并下载覆盖郫县的TM影像；

2. 在ENVI中实现简单的地表温度反演算法。

三. 实验数据

在中国科学院遥感与数字地球研究所数据共享网上下载的覆盖郫县地区的TM影像。

四. 实验原理

图1 TM影像地表温度反演流程

1. 地表温度(Land Surface Temperature)反演公式为:

2

1(1)

K LST K In R

ε=

+， 其中，R m DN d =⨯+，2111607.76K W m sr m μ---=⋅⋅⋅，21260.56K K =。

2. 根据TM 辐射定标原理，热红外波段表观辐亮度可以进一步写作:

max min

6min 255

L L R DN L -=

⨯+， 其中LmaxBand6=15.303 , LminBand6=1.238。

3. 地表比辐射率ε为同温度下地表辐射能与黑体辐射能的比率，其可以表示为:

1.0090.047(In )

(0)NDVI NDVI ε=+>，

其中，4343

TM TM NDVI TM TM -=+，当0NDVI <=时(如水体)地表比辐射率取常数1。

五. 实验步骤

1. TM 数据下载

数据查询和下载网址/query .html ，界面如图2所示。

图2 中国科学院遥感与数字地球研究所数据共享网址界面

图3 支持的数据查询条件界面

在查询条件中选中“行政区”空间条件，选择中国四川成都市郫县，并且在卫星选择条件中勾选Landsat 5、Landsat 7和Landsat 8，然后确认开始查询数据，出现如图4所示的查询结果页面。

图4 查询结果页面

在众多结果中选择云覆盖最少，且完整覆盖研究区的影像，如图5所示，并且下载。

图5 结果筛选

2. TM数据头文件添加

File->open external file->Landsat->Fast，在对话框中选择header头文件，所有7个波段全打开了，把这个文件再保存下即获得了头文件添加的TM数据。

图6 添加数据

3. 温度反演

通过波段的运算完成温度反演：

图7 热红外波段表观辅亮度计算

图8 计算NDVI

图9 判断NDVI与0的关系

图10 计算地表比辐射率

图11 地表温度反演

图12 转为摄氏度

图13 成果保存为.tif影像

图14 温度反演结果

六. 实验成果

图15 在ArcMap中生成专题地图

七. 实验总结

经过这次试验，我对地表温度反演的原理与过程有了一定的了解，通过辐射校正和大气校正后消除图形畸变与误差后，通过一定的温度反演模型进行波段计算即可得到地表温度反演的结果。

这次试验过程中遇到了较多问题，其中最主要的是判定植被覆盖指数NDVI 与0的关系，由于对ENVI逻辑表达式的应用不熟悉，所以自己没能解决这问题，在老师的指导下才解决；课后完成作业的过程中，还遇到了包括添加郫县行政区划等问题，但是在大家的商讨下我们最终解决了这些问题。

总的来说，这次实习让我收获颇丰！