遥感反演地表温度
landsat遥感影像地表温度反演教程（大气校正法）
landsat遥感影像地表温度反演教程（⼤⽓校正法）基于辐射传输⽅程的Landsat数据地表温度反演教程⼀、数据准备Landsa 8遥感影像数据⼀景，本教程以重庆市2015年7⽉26⽇的=⾏列号为（128，049）影像（LC81280402016208LGN00）为例。
同时需提前查询影像的基本信息（详见下表）⼆、地表温度反演的总体流程三、具体步骤1、辐射定标地表温度反演主要包括两部分，⼀是对热红外数据，⼆是多光谱数据进⾏辐射定标。
（1）热红外数据辐射定标选择Radiometric Correction/Radiometric Calibration。
在File Selection对话框中，选择数据LC81230322013132LGN02_MTL_Thermal，单击Spectral Subset选择Thermal Infrared1（10.9），打开Radiometric Calibration⾯板。
Scale factor 不能改变，否则后续计算会报错。
保持默认1即可。
（2）多光谱数据辐射定标选择要校正的多光谱数据“LC81230322013132LGN02_MTL_MultiSpectral”进⾏辐射定标。
因为后续需要对多光谱数据进⾏⼤⽓校正，可直接单击Apply Flaash Settings，如下图。
注意与热红外数据辐射定标是的差别，设置后Scale factor值为0.1。
2、⼤⽓校正本教程选择Flaash 校正法。
FLAASH Atmospheric Correction，双击此⼯具，打开辐射定标的数据，进⾏相关的参数设置进⾏⼤⽓校正。
注意：如果在多光谱数据辐射定标时Scale factor值忘记设置，可在本步骤中打开辐射定标数时设置single scale faceor 值为0.1，若已设置，则默认值为1即可。
1)Input Radiance Image：打开辐射定标结果数据；2)设置输出反射率的路径，由于定标时候；3)设置输出FLAASH校正⽂件的路径，最优状态：路径所在磁盘空间⾜够⼤；4)中⼼点经纬度Scene Center Location：⾃动获取；5)选择传感器类型：Landsat-8 OLI；其对应的传感器⾼度以及影像数据的分辨率⾃动读取；6) 设置研究区域的地⾯⾼程数据；7)影像⽣成时的飞⾏过境时间：在layer manager中的Lc8数据图层右键选择View Metadata，浏览time字段获取成像时间；注：也可以从元⽂件“LC81230322013132LGN02_MTL.txt”中找到，具体名称：DATE_ACQUIRED = 2013-05-12；SCENE_CENTER_TIME = 02:55:26.6336980Z；8) ⼤⽓模型参数选择：Sub-Arctic Summer（根据成像时间和纬度信息选择）；9) ⽓溶胶模型Aerosol Model：Urban，⽓溶胶反演⽅法Aerosol Retrieval：2-band（K-T）；10) 其他参数按照默认设置即可。
遥感应用模型4-温度反演
园霜冻情况和霜冻受害面积等。
一、地表温度反演的理论基础
1 辐射定律
地表温度的遥感反演涉及热辐射定律、黑体辐射定律以及大气 热红外辐射传输。 主要基础——普朗克函数。 普朗克函数——描述物体的辐射亮度与其温度的关系。
一、地表温度反演的理论基础
测定地表温度。
根据维恩位移定律：
地球（环境温度300K）最大出射辐射的波长为9.66μm。
太阳（表面温度6000K）出射辐射0.17～4um，最大波长0.48um。
下图——热红外波段(8－13um )的大气总体透过率；
最重要的大气窗口位于8.0－9.4um和10-13um处。
主要的温度遥感反演数据源
一、地表温度反演的理论基础
B 普朗克定律 非黑体描述： （3）
B(λ, T)是非黑体的波谱辐射亮度（单位Wm-2μm-1sr-1）； ε（λ）是物体在波长λ处的波谱比辐射率； 波谱比辐射率——物体在某波长处辐射出射度与同温下黑体 辐射出射度的比值。 自然界地物——多数并非黑体，波谱比辐射率介于0和1之间。
Contents
1
概述
2
地表温度反演——已知比辐射率
3
地表温度反演——未知比辐射率
4
温度反演应用实例
1
概述
地表温度——区域和全球尺度上陆地表面物理过程的一个关键参数； 地球表面能量平衡和温室效应的良好指示计；综合了地气间相互作 用的结果，在各领域有着广泛的应用。
۞ 精确的北极冰雪表面温度对提高极地热量收支估算精度及加深其
物体辐射能量的外部表征形式，也称表征温度; 用热传感器来探测。
亮度温度： 辐射出与观测物体相等的辐射能量的黑体的温度。 对于黑体：
定量遥感课件地表温度反演-最新课件
地表温度的反演-地表温度反演算法
• 单通道多角度法
同一物体从不同角度观测所经过的大气路径不 同而产生不同的大气吸收。 大气的作用可通过单通道在不同角度观测下所 获得的亮温的线性组合来消除。 大量的工作用于研究海水表面温度的反演 只有少量的关于陆面温度反演的研究。（由于 不同角度的地面分辨率不同，以及陆地表面状 况很不均匀和地物类型复杂）
Wan 和 Dozier(1989)把遥测地表温度当作一个地球物理 学的反演问题,通过Lowtran程序进行数值模拟,评价了温度反演 的可行性并提出了合理的波谱段范围,认为通过多波谱同时反演地 表温度和地表比辐射率是可行的。
Wan 和 Dozier(1996)通过大气传输模型进一步模拟计算 指出：1)统计回归的系数与传感器的视角有关；2)为了提高反演 精度，模拟计算回归系数时有必要把大气含水量、大气低层温度 和地表温度考虑进去,而不能在所有的情况下都用相同的系数来反 演地表温度。
MODIS
通道 3 4 5 20 22 23 29 31 32 33
波长范围 (mm) 3.54-3.94 10.32-11.32 11.41-12.38 3.660-3.840 3.929-3.989 4.020-4.080 8.400-8.700
10.780-11.280 11.770-12.270 13.185-13.485
设太阳的影响可忽略：
e T s i B i 1 B iT i R a ti i1 iR a ti
e
i
•大气参数的计算需要知道大气的温度和在通道上大气 吸收体密度的垂直廓线，而且还需知道这些大气吸收体 的物理特性。
地表温度的反演-地表温度反演算法
✓单通道法的精度取决于： ✓ 大气辐射传输模型的精度
地表温度与近地表气温热红外遥感反演方法研究
地表温度与近地表气温热红外遥感反演方法研究一、本文概述本文旨在探讨和研究地表温度与近地表气温的热红外遥感反演方法。
随着遥感技术的快速发展，热红外遥感已成为获取地表温度信息的重要手段。
地表温度是地球表面与大气之间热交换过程的关键参数，对于理解地表能量平衡、气候变化、城市热岛效应等具有重要意义。
近地表气温作为地表与大气层之间的重要参数，对气象学、气候学、环境科学等领域的研究也具有重要作用。
本文将首先介绍热红外遥感的基本原理和方法，包括热红外辐射的基础理论、遥感传感器的选择和使用、遥感数据的获取和处理等。
在此基础上，我们将详细阐述地表温度和近地表气温的热红外遥感反演方法，包括遥感图像的预处理、辐射定标、大气校正、温度反演等步骤。
我们还将探讨不同反演方法的优缺点和适用范围，以及在实际应用中可能遇到的问题和解决方案。
本文还将对地表温度和近地表气温热红外遥感反演方法的应用进行综述，包括在气象学、气候学、环境科学、城市规划等领域的应用案例和研究成果。
通过本文的研究，旨在为相关领域的研究人员提供有益的参考和借鉴，推动热红外遥感反演技术的发展和应用。
二、理论框架与基本原理地表温度与近地表气温热红外遥感反演方法研究的理论框架主要基于热红外辐射传输理论、地表能量平衡原理和遥感反演算法。
这些理论共同构成了从卫星或航空遥感平台获取的热红外数据到地表温度或近地表气温的转换过程。
热红外辐射传输理论描述了热红外辐射在大气中的传播和与地表相互作用的过程，是遥感反演地表温度的基础。
地表能量平衡原理则提供了地表与大气之间能量交换的理论依据，是理解地表温度动态变化的关键。
遥感反演算法则是根据热红外数据和大气参数，结合辐射传输模型和地表能量平衡模型，反演出地表温度或近地表气温的方法。
在热红外遥感中，地表和大气发射的热红外辐射包含了丰富的温度信息。
地表温度可以通过测量地表发射的热红外辐射强度，结合大气参数和地表发射率，利用辐射传输方程求解得到。
landsat遥感影像地表温度反演教程(大气校正法)
基于辐射传输方程的Landsat数据地表温度反演教程一、数据准备Landsa 8遥感影像数据一景，本教程以市2015年7月26日的=行列号为（128，049）影像（LC81280402016208LGN00）为例。
同时需提前查询影像的基本信息（详见下表）注：基本信息在影像头文件中均可查询到，采集时间为格林尼治时间。
二、地表温度反演的总体流程三、具体步骤1、辐射定标地表温度反演主要包括两部分，一是对热红外数据，二是多光谱数据进行辐射定标。
（1）热红外数据辐射定标选择Radiometric Correction/Radiometric Calibration。
在File Selection对话框中，选择数据LC81230322013132LGN02_MTL_Thermal，单击Spectral Subset选择Thermal Infrared1（10.9），打开Radiometric Calibration面板。
（2）多光谱数据辐射定标选择要校正的多光谱数据“LC81230322013132LGN02_MTL_MultiSpectral”进行辐射定标。
Scale factor 不能改变，否则后续计算会报错。
保持默认1即可。
因为后续需要对多光谱数据进行大气校正，可直接单击Apply Flaash Settings，如下图。
注意与热红外数据辐射定标是的差别，设置后Scale factor值为0.1。
2、大气校正本教程选择Flaash 校正法。
FLAASH Atmospheric Correction，双击此工具，打开辐射定标的数据，进行相关的参数设置进行大气校正。
注意：如果在多光谱数据辐射定标时Scale factor值忘记设置，可在本步骤中打开辐射定标数时设置single scale faceor 值为0.1，若已设置，则默认值为1即可。
1)Input Radiance Image：打开辐射定标结果数据；2)设置输出反射率的路径，由于定标时候；3)设置输出FLAASH校正文件的路径，最优状态：路径所在磁盘空间足够大；4)中心点经纬度Scene Center Location：自动获取；5)选择传感器类型：Landsat-8 OLI；其对应的传感器高度以及影像数据的分辨率自动读取；6) 设置研究区域的地面高程数据；7)影像生成时的飞行过境时间：在layer manager中的Lc8数据图层右键选择View Metadata，浏览time字段获取成像时间；注：也可以从元文件“LC81230322013132LGN02_MTL.txt”中找到，具体名称：DATE_ACQUIRED = 2013-05-12；SCENE_CENTER_TIME =02:55:26.6336980Z；8) 大气模型参数选择：Sub-Arctic Summer（根据成像时间和纬度信息选择）；9) 气溶胶模型Aerosol Model：Urban，气溶胶反演方法Aerosol Retrieval：2-band（K-T）；10) 其他参数按照默认设置即可。
基于卫星遥感数据的地表温度遥感反演与应用
基于卫星遥感数据的地表温度遥感反演与应用地表温度是地球表面的温度，它是地球气候系统中重要的参数之一。
随着卫星遥感技术的发展，利用遥感数据来反演地表温度的方法越来越受到关注，并在气候研究、环境监测、农业等领域得到广泛应用。
基于卫星遥感数据的地表温度反演主要利用热红外波段的遥感数据，如MODIS、Landsat等卫星传感器获取的热红外数据。
地表温度反演的基本原理是利用地表辐射热红外能量的辐射率与温度之间的关系，通过对热红外波段的辐射定量测量，推算出地表温度。
地表温度的反演方法主要包括基于辐射平衡原理的方法和基于物理模型的方法。
基于辐射平衡原理的方法是利用卫星遥感数据中的辐射率，通过辐射平衡方程计算地表温度。
基于物理模型的方法则是基于热辐射传输和能量平衡的物理原理，建立地表辐射和能量平衡方程，通过求解方程组来反演地表温度。
除了以上两种基础的反演方法，还有一些改进的算法被提出，如基于统计模型、基于遥感与气象资料联用等方法。
这些方法在提高地表温度反演精度和空间分辨率方面都具有一定的优势。
地表温度的遥感反演有着广泛的应用价值。
首先，在气候研究领域，地表温度是评估气候变化和研究城市热岛效应的重要指标之一。
通过对地表温度的长期观测和分析，可以揭示气候变化的趋势和规律，提供科学依据为气候预测和气候变化的评估。
其次，地表温度的反演可以应用于环境监测。
地表温度是环境质量和生态环境状况的重要反映指标之一。
通过对地表温度的监测和分析，可以评估土地利用变化对环境的影响，监测水资源的分布和变化，提供科学依据为环境保护和生态建设提供支持。
再次，在农业领域，地表温度的反演可以应用于农作物生长监测和病虫害预测。
由于农作物在不同生长阶段有不同的温度需求，通过观测地表温度可以评估农作物的生长状态和需水量，为农田水利管理提供科学依据；同时，通过地表温度的监测还可以预测农作物病虫害的发生程度，提前采取相应的防治措施，为农业生产提供技术支持和指导。
地表温度反演总结与反思
地表温度反演总结与反思地表温度反演是一种利用卫星遥感技术对地球表面温度进行监测和分析的方法,能够帮助我们了解地球表面的热活动情况,为环境保护、能源利用、气候变化等领域提供重要数据支持。
本文将回顾地表温度反演技术的发展历程和主要成果,并探讨其应用和未来发展方向。
一、地表温度反演技术的发展历程地表温度反演技术起源于20世纪70年代,当时科学家们开始利用卫星遥感技术对地球表面温度进行监测和分析。
最初的技术主要是基于气象学原理,通过测量卫星遥感数据中的温度差异来推断地球表面温度的变化规律。
随着技术的发展,人们开始探索更加先进的遥感技术和数据分析方法,以提高反演的准确性和可靠性。
二、地表温度反演技术的主要成果目前,地表温度反演技术已经取得了很多重要的成果,以下是其中一些典型的例子:1. 全球卫星地表温度反演系统(GSAT-2):该系统是美国宇航局(NASA)开发的一种全球卫星地表温度反演系统,采用多颗卫星组成的遥感网络,能够提供全球地表温度的变化信息。
该系统在2006年首次发布,为科学家提供了重要的气候变化数据。
2. 国家气象卫星地面系统(NCSS):该系统是中国国家气象卫星中心开发的一种气象卫星地面系统,能够提供气象和地球物理领域的观测数据。
通过反演技术,科学家们可以对国家气象站、海洋站等站点的温度数据进行分析,了解气候变化的趋势和规律。
3. 欧洲空间局(ESA)的卫星地表温度反演系统(SAT-T):该系统是欧洲空间局开发的一种卫星地表温度反演系统,采用多颗卫星组成的遥感网络,能够提供全球地表温度的变化信息。
该系统在2016年首次发布,为科学家提供了重要的气候变化数据。
三、地表温度反演技术的应用和未来发展方向地表温度反演技术在环境保护、气候变化、能源利用等领域都有着广泛的应用,以下是其中一些典型的应用:1. 气候变化:地表温度反演技术可以帮助科学家预测未来的气候变化,为环境保护和政策制定提供重要数据支持。
定量遥感_地表温度反演
可见光J 於L 外朋速大气^正地表真实温度反演魁1地表温度真实分布團Landsat TM 数据数据预处理可见光数据定标 热红外数抿定标工程区矢量数据地表正式温度反演熟红外液段辐射定标大气上行辐射热红外波段辐射亮度值四、具体步骤4.1、打开数据选择后缀为MTL的文件Eriiter Laridsdi MeLdDdt<± -ilendn es«Lang5flt4-1 7M • JOiOuglO导入后截图:3 Avaihbk Bard? list *=^ 回.File OptionsTM OddE T£t?lfFh|.rH4!?maO0t 1 JW1X 讣t9 Qiray Scal«RGB C□>!or■EM栄Mup Inf*同L51210J4_0 2 4201MSL i _HTL tztU TN IUI 削(B wid 1) (0. -labJ)口TN' Heta Osdl 凸(0 &&□□)口TN Ne-tn 3> OQ G5Q3]■- □ TW IU5 CBwid 4) OD 63035--□ TN Neia CBgdl 5J 〔1. G5EDJ-口TN Nftis. Ottj L d 7.) C2 2203)；；l 斷Nltp Txfvad BedridW 也让®^id 63 fLl 4509):1^1211134,Mg 01T1 K 7061 (JJytsJ LBSQJ4.2、数据辐射定标:Q Landsaft Calibration Input FileFile InformationFile ： FALan^at4-5 rM\£010Q910\L51?1034 Diifes ： 61T1 K 7061 x. B Si^: [Md 65,535 bytts Fil« Typ« : Luiditt Mtttctt*Sumnqr Typp ： Linds Tf Byte Order : Hast (Intel)Proj ection : ITU 」50 Hat thFinal: X Me i.ci >Datum ；帕S-&4Wavelength : 0- 4ES to E-茲 MicrcfnetersUpper Left Coa.ii.ei-:1, 1Bescriptioii ： GEOTIFF File Imf ortsd into ENVI LSur. Hw 30 21; 18: 49EOK]. <3E0W - LI METAIATA.FILE, ACQWISITTO1I_IWTE = SMCbDAll,SPACESRAfT_n )= Lands atS, SEESM_ID -TN, SUW_ELSVATION - El.366773^Spitid Sublet Full SctnsSpectral Subset6/6 Bands3K ] C&hcd. | hr ・vimai~| [“如―]Select Iiqyut File ：15121034 03^20100511 MTL. tit ISJ21034 03^01000.11 MTL. txt4.3、裁剪数据:定标后的数据需要进行影像裁剪处理， 选择需要分析的区域。
遥感应用模型10 地表温度反演模型
?受环境辐射和大气辐射传输的影响，在星载传感 器上观测到的目标的辐射亮度为
辐射亮 光谱大气 比辐射率 下行 上行
度值
透过率Leabharlann ?因此，若想获得较精确的反演温度，必须考虑 3部 分：
?将DN值精确地转换为辐射亮度值
劈窗算法
?主要利用在一个大气窗口的 两个临近红外通道， 存在与大气影响密切相关的 大气吸收、散射信息 来进行大气纠正。
? 地表温度同亮度温度和发射率之间呈线性关系。 地表温度可以用相邻的两个波段的亮度温度来线 性表示，而表达式的系数是由通道发射率决定的 ，它们不依赖于大气状况。
?劈窗算法主要是针对 NOAA/AVHRR 开发的，最初用 在海面温度反演， 20世纪 80年代开始拓展到陆地 温度反演。
?目前遥感反演地表温度的方法主要有：
?单窗算法
?劈窗算法
?多通道算法
?自然界任何高于热力学温度的物体都不断地向外 发射具有一定能量的电磁波， 其辐射能量的强度 和波谱分布的位置是温度的函数 。随着温度的增 加，总辐射能量将相应增加，辐射能量的最大波 长也将逐渐变短。
?通常我们把物体的辐射亮度 Lg与相同温度下黑体 的辐射亮度 Lb的比值称为物体的 比辐射率 ?，用它 来表征物体的发射本领。
? 劈窗算法是当前热红外遥感反演地表温度中精度 较好、应用较广的算法，可以连续提供较高精度 、较高分辨率的海面温度场。
?进一步提高劈窗算法的精度主要是通过 修正大气 影响和地表发射率 来进行的。
?单窗算法所应用的数据 TM/ETM 与多通道 NOAA 、 MODIS 等数据相比，空间分辨率较高，并且对地 表发射率的敏感性较低，单从反演的技术及精度 来讲，具有较大优势，但如果反演大区域地表温 度则需要很大的资金投人。
遥感反演地表温度
1、 裁剪出出济南市区2、 分别利用ENVI 、ERDAS 反演地表温度（LST ）、NDVI ，对LST 进行彩色显示。
3、 分析LST 、NDVI 的关系。
反演公式具体流程：图像的DN 值 辐射亮度 辐射亮温 地表温度。
反演时从图像数值（DN ）转换成绝对辐射亮度值时的公式、从辐射亮度值转成辐射亮温时的公式、从亮温转换成地表温度时的公式分别是：min min max 6255)(L L L DN L tm +-⨯=、 )1/ln(/12+=λL K K T 、 ερλl n )/(1T T T s += 其中：6tm L 为TM 传感器所接收到的辐射亮度（mW .cm -2s r-1.um -1），max L 、min L 分别是传感器所接收到的最大和最小的辐射强度，即对应于DN ＝255和DN ＝0时的最大和最小辐射强度。
对于Landsat5的TM 6波段，1K =60.77mW .cm -2s r-1.um -1,2K =1260.56K 。
S T 为地表温度（K ）；T 为辐射温度（K ）；λ为有效波谱范围内的最大灵敏度值，λ＝11.5um ，ρ=/hc δ=1.438×10-2mk ，其中δ=1.38 ×10-23/J k ，为玻尔兹曼常数，h =6.626×10-34Js ，为Plank′s 常数，c =2.998 ×108/m s ，为光速。
一般地，有植被覆盖的地表取ε＝0.95，没有植被覆盖的地表取ε＝0.92（Weng ，2004[16]）。
min L =0.1238255)(min max L L - =0.005632156 )1/ln(/12+=λL K K T 1260.56 / LOG ( 1 + 60.766 / $n8_fu )$n1_12736l / (1 + (0.0000115 * $n1_12736l /0.01438) * LOG (0.95 ) )。
地表温度遥感反演模型改进及其在城市规划中的应用思考
地表温度遥感反演模型改进及其在城市规划中的应用思考地表温度是指地表各点的温度值，它是地球能量平衡过程中重要的参数之一。
传统的地表温度观测方法包括气象站点观测和陆地表面观测，然而这些方法在时间和空间上存在一定的局限性。
近年来，利用遥感技术对地表温度进行反演成为一种重要的手段。
本文将通过改进地表温度遥感反演模型，并探讨其在城市规划中的应用思考。
首先，地表温度遥感反演模型的改进对于提高反演精度具有重要意义。
目前，一般采用黑体辐射模型和亮温-温度关系模型进行地表温度的反演。
然而，这些模型在复杂地表条件下存在一定的局限性，如城市地表由于城市热岛效应等因素造成的温度变化较大。
因此，我们可以通过引入辅助因子来改进地表温度遥感反演模型。
例如，可以利用土地利用/覆盖类型（Land Use/Cover Types，LULC）数据、高程数据和气象数据等，结合多源数据构建地表温度反演模型。
这样可以综合考虑不同因素对地表温度的影响，提高反演模型的准确性和稳定性。
其次，地表温度遥感反演模型在城市规划中有着广泛的应用前景。
城市规划是指通过合理的布局和设计，以实现城市的可持续发展和人民生活质量的提升。
地表温度作为城市热环境的重要参数，对城市规划具有重要的指导意义。
首先，地表温度反演模型可以为城市规划提供科学依据。
通过对地表温度的反演和分析，可以揭示城市热岛效应的空间分布特征，为城市规划提供热环境指导。
其次，地表温度反演模型可以辅助城市热环境评价。
通过对地表温度的反演和分析，可以评估城市热环境的状况，为城市规划和城市管理部门提供决策支持。
再次，地表温度反演模型可以为城市热环境治理提供科学依据。
通过对地表温度的反演和分析，可以研究城市热岛效应的形成机制，制定相应的治理措施，以改善城市热环境。
然而，地表温度遥感反演模型在应用过程中还面临一些挑战和问题。
首先，地表温度遥感反演模型对数据质量要求较高。
由于遥感数据本身具有一定的噪声和误差，因此对遥感数据进行预处理和校正是必不可少的。
地表温度反演实验报告
地表温度反演实验报告地表温度是指地球表面的温度，是一个重要的气象参数，对于气候变化、城市热岛效应等问题具有重要的影响。
地表温度反演是通过遥感技术获取地表温度信息的一种方法，可以有效地监测地表温度的变化情况。
本实验旨在利用卫星遥感数据，反演地表温度，并对结果进行分析和讨论。
实验方法：我们收集了MODIS卫星传感器获取的遥感数据，包括云量、地表温度等信息。
然后，利用反演算法对这些数据进行处理，得到地表温度的反演结果。
接着，我们将反演结果与实地观测数据进行对比分析，验证反演结果的准确性。
最后，我们对地表温度的空间分布特征进行研究，分析其与地形、植被覆盖等因素的关系。
实验结果：经过反演算法处理，我们得到了一幅地表温度的空间分布图。
从图中可以看出，地表温度在不同区域有明显的差异，一般来说，城市区域的地表温度要高于郊区和农田地区。
另外，我们还发现地形和植被覆盖对地表温度有一定的影响，高海拔地区的地表温度要低于低海拔地区，而植被茂密的地区地表温度相对较低。
实验分析：通过对地表温度的反演结果进行分析，我们可以发现地表温度的空间分布受到多种因素的影响，包括城市化程度、地形、植被覆盖等。
城市热岛效应导致城市区域地表温度升高，而高海拔地区地表温度较低，这些都是地表温度空间分布差异的原因之一。
植被覆盖可以降低地表温度，起到调节气候的作用。
结论：地表温度反演是一种有效的监测地表温度变化的方法，可以为气候研究、城市规划等领域提供重要的参考依据。
通过对地表温度的反演结果进行分析，可以更好地理解地表温度的空间分布特征，为环境保护和气候调控提供科学依据。
希望通过本实验的研究，能够更深入地探讨地表温度变化的规律，为未来的研究提供参考。
基于NOAa-AVHRR数据的中国陆地长时间序列地表温度遥感反演的开题报告
基于NOAa-AVHRR数据的中国陆地长时间序列地表温度遥感反演的开题报告1. 研究背景和意义地表温度是指地表面在太阳辐射的作用下所达到的温度。
地表温度反映了地表热环境的变化，是了解地球表层能量交换和气候变化的重要指标。
传统的地表温度观测方法需要在分布广泛的采样点上安装温度计，费时费力成本高，人力物力成本巨大。
相比之下，利用遥感技术反演地表温度则可大大降低采集成本，快速更新监测数据。
因此，采用遥感技术对地表温度进行精确反演具有非常重要的意义。
我国地表温度变化高度敏感，尤其是夏季。
解决气候变化等重要问题需要长时间序列地表温度数据来支撑研究。
因此，本研究将以NOAA-AVHRR数据为基础，建立中国陆地长时间序列地表温度遥感反演模型，为我国气候变化的研究提供详实的数据支撑。
2. 研究目的和内容本研究的目的是利用NOAA-AVHRR数据，建立中国陆地长时间序列地表温度遥感反演模型，为我国气候变化的研究提供长时间序列数据。
具体内容包括以下几个方面：（1）对数据进行预处理。
预处理包括云检测、大气校正、辐射定标等。
（2）对数据进行分析。
分析AVHRR数据的时空分辨率、覆盖范围等特征，确定提取地表温度的方法。
（3）建立地表温度反演模型。
针对AVHRR数据特点选择合适的反演算法，建立反演模型。
（4）验证模型。
通过对比模型对比实测数据，验证模型的准确性和适用性。
（5）应用模型。
利用模型预测未来一段时间内的地表温度变化趋势，为我国气候变化的研究提供支撑。
3. 研究方法和技术路线本研究采用以下方法和技术路线：（1）数据预处理预处理过程包括了云检测、大气校正、辐射定标等。
这些过程中需要的技术包括CFAR、MODTRAN等。
（2）数据分析数据分析过程中需要分析AVHRR数据的时空分辨率、覆盖范围等特征，确定提取地表温度的方法。
需要的技术包括遥感数据处理、遥感数据分析等。
（3）建立反演模型建立反演模型的过程中需要选择合适的反演算法，包括单窗算法、多窗算法等。
遥感反演地表温度
遥感地学分析实验报告成绩：姓名：学号：班级：题目：课程实验报告要求一、实验目的掌握并熟悉band math的操作，对建筑用地分离用的几个建筑指数；学会面对对象分类；学会反演地表温度。
二、实验准备软件准备：ENVI5.1数据准备：中等分辨率数据AA、高分辨率数据qb_colorado.img、热岛监测band6三、实验步骤1.中等分辨率数据中城市范围的提取：（1）加载数据AA，首先在BAND MATH里面计算图像的NDVI值其公式：(float(b1)-float(b2))/(float(b1)+float(b2))，正确输入公式后点击OK；在接下来的界面中为公式中b1和b2赋予相应的波段，及近红外波段和红色波段，选择合适的路径即可点击OK；结果如图：（2）同样用上述发放计算图像的归一化建筑指数（NDBI值），公式同样使用前面所用，但是后面给b1和b2赋予第五和第四波段就行，同样选择合适的路径即可；结果如图：（3）利用前面所计算的NDVI和NDBI值计算改进的归一化裸露指数（MNDBI），MNDBI= NDBI+(1-NDVI)，首先在BAND MATH中输入一下公式并b1和b2赋予NDBI的波段和NDVI的波段；结果如图：（3）同样使用上述方法计算城镇用地指数（ULI）计算公式为ULI=NDBI and NDVI，同样在BAND MATH中输入公式并赋予相应的波段，在设置好输出路径即可；结果如图：（4）三种指数的阈值的设置，通过查看三种指数的直方图可以为每种指数的分离建筑用地提取合适的阈值；通过查看NDBI的阈值设置为0.035，并将其在band math中进行二值化；通过查看MNDBI的阈值设置为0.681，并将其在band math中进行二值化；化；较三种指数的优劣；2.高分辨率图像中城市范围的提取（1）加载图像qb_colorado.img ，打开FEATURE EXTRACTION 工具选择待分类数据，点击NEXT 进入下一步；（2）设置分割和合并阈及模板大小等参数如下，点击NEXT进入下一步；（3）添加分类类型并选择合适的样本，并为每种类型选择相应的属性，最后选择合适的分类方法；（4）预览图如下；（5）设置导出图像的类型，此处导出矢量图，设置好参数和路径点击FINISH即可；（6）结果如图；3.城市热岛遥感监测（1）辐射定标：将DN值（即图像灰度值）转换为光谱辐射亮度L，利用公式b1*0.055158+1.2378在band math中计算辐亮度；B1赋予第六波段；结果：（2）地表比辐射率E，此处先计算NDVI，方法同上即可，此处不再赘述；计算植被覆盖度Fv 采用的是混合像元分解法，将整景影像的地类大致分为水体、植被和建筑，具体的计算公式如下：FV = (NDVI-NDVIS)/(NDVIV- NDVIS)其中，NDVI 为归一化差异植被指数，取NDVIV = 0.25 和NDVIS =0.022，且有，当某个像元的NDVI 大于0.25 时，FV 取值为1；当NDVI小于0.022，FV 取值为0。
地表温度反演步骤
地表温度反演是通过遥感技术获取地表温度的过程。
以下是一般的地表温度反演步骤：
1. 数据收集：选择适合的遥感数据源，如热红外遥感数据或者微波遥感数据。
这些数据可以来自于卫星、飞机或无人机等。
2. 大气校正：由于大气在传输过程中对热辐射的吸收和散射作用，会影响到地表温度的观测。
因此，需要进行大气校正，以消除大气效应并准确估算地表温度。
3. 辐射学模型：建立辐射学模型，将已经校正的遥感数据与地表温度之间的物理关系联系起来。
这个模型通常基于不同波段的辐射亮温和地表温度之间的经验关系。
4. 晴空辐射和云覆盖修正：如果存在云覆盖，需要对遥感数据进行修正，以排除云的干扰。
这可以通过晴空辐射率和云覆盖率的估计来实现。
5. 地表温度反演：利用辐射学模型和修正后的遥感数据，通过数学计算反演地表温度。
这个过程可以是基于物理模型的解析方法，也可以是基于统计回归或机器学习的统计方法。
6. 优化和验证：对反演得到的地表温度进行优化和验证。
可以与已知的地面观测数据进行比较，评估反演结果的精确性和可靠性。
需要注意的是，地表温度反演是一个复杂的过程，涉及到多种因素和技术手段。
具体步骤可能会根据数据源、研究目的和数据处理软件的不同而有所变化。
地表温度反演的三种方法
地表温度反演的三种方法
地表温度反演是通过遥感技术获取地表温度信息的过程。
一般来说，地表温度反演方法可以分为三种：基于亮温的方法、基于辐射能量平衡的方法和基于模型的方法。
1. 基于亮温的方法：这种方法是根据地表反射下来的辐射能直接计算地表温度。
通常需要使用多光谱遥感数据，并使用反演算法将遥感数据转换为地表亮温，然后通过专门的公式或模型将亮温转换为地表温度。
这种方法比较简单，但受到大气中的影响较大，精度较低。
代表性算法有单窗算法（Single-Window Algorithm, SWA）、双窗算法（Two-Window Algorithm, TWA）等。
2. 基于辐射能量平衡的方法：这种方法是通过计算地表吸收的太阳辐射能和辐射冷却能量之间的平衡来反演地表温度。
这种方法需要考虑地表的地形、植被和大气特性等因素，一般需要使用高分辨率遥感数据和气象数据来进行模型计算。
代表性算法有热红外转换（Thermal Infrared Conversion, TIC）法、分层蒸散算法（Surface Energy Balance System, SEBS）等。
3. 基于模型的方法：这种方法基于已知的地表温度统计模型或地理信息系统等数据库，利用数据挖掘等方法来反演地表温度。
这种方法需要大量的先验知识和算法支持，并且需要大量的人工调整和验证。
代表性算法有人工神经网络（Artificial Neural Network, ANN）法、支持向量机（Support Vector
Machines, SVM）法等。
遥感应用模型作业四_地表温度反演
高
低
（a）MODIS 影像 NDVI 计算
（b）支持向量机分类结果
图 2-1 MODIS 影像 NDIV 计算与监督分类（山西省）
表 3-3 劈窗算法计算温度与 MODIS 温度产品 LST No. 影像行号 影像列号 劈窗算法温度值（K） LST 产品温度值（K） 绝对误差
劈窗算法主要利用在一个大气窗口的两个临近红外通道（MODIS 的 L1B 数据第 2 和 19 波段），存在与大气影响密切相关的大气吸收、散射信息来进行大气纠正。地表温度同亮度 温度和发射率之间呈线性关系，地表温度可以用相邻的两个波段的亮度温度（MODIS 的 L1B 数据第 31 和 32 波段）来线性表示，而表达式的系数是由通道发射率决定的，它们不依赖于 大气状况。
MODIS 影像计算 NDVI 与监督分类的具体过程分别《作业二》中 2.2 节监督分类和 4.2 节 MODIS 影像 NDVI 计算，有详细叙述。
2.2 等密度模型的植被覆盖率计算
植被覆盖率根据不同的地物类别，选择等密度模型或非等密度模型计算。在 MODIS 1KM 的像元尺度下，水体的植被覆盖度可看做 0，裸地和植被的可看作等密度模型，根据 NDVI 进行计算，等密度模型中的 fg 为当前像元的植被覆盖率，计算公式如下：
1、MODIS 数据及其预处理
1.1 数据要求：
实验数据采用 MODIS 的 L1B 级数据实现劈窗算法对温度的反演，MODIS 的地表温度产 品 LST 数据用于与劈窗算法得到的温度像对比。成像时间为 2012 年 11 月 3 日，成像区域为 中国中东部。
热红外地表温度遥感反演方法研究进展
热红外地表温度遥感反演方法研究进展一、概述随着遥感技术的快速发展，热红外遥感已成为获取地表温度信息的重要手段。
地表温度，作为反映地球表面热状况的关键物理量，不仅影响着大气、海洋、陆地等环境物理过程，还是研究土壤含水量、作物干旱程度、地表蒸散等生态要素以及城市热环境等环境要素的关键参数。
热红外遥感地表温度反演方法的研究与应用，对于全球气候变化监测、城市规划、农业管理等多个领域具有重要意义。
热红外遥感地表温度反演方法主要包括利用红外辐射温度表探测地表温度的方法，星载传感器的红外通道反演地表温度的单窗、分裂窗等反演方法，组份温度的反演方法，以及在微波波段遥感反演地表温度的方法等。
这些方法各有优缺点，适用于不同的应用场景。
对热红外遥感地表温度反演方法的研究进展进行综述，不仅有助于理解各种方法的原理和应用，还能为实际应用中选择合适的方法提供指导。
近年来，随着遥感技术的发展和数据处理技术的进步，热红外遥感地表温度反演方法的研究取得了显著成果。
一方面，传统的反演方法如辐射传输模型法、单窗算法等不断得到优化和完善，提高了反演的精度和稳定性另一方面，新的反演方法如基于机器学习的反演算法等也逐渐崭露头角，为地表温度反演提供了新的思路。
热红外遥感地表温度反演方法仍存在一些挑战和问题。
例如，大气条件对地表温度反演的影响仍是一个难点问题不同地表类型的发射率差异也会对反演结果产生影响遥感数据的获取和处理也是制约反演精度和效率的重要因素。
未来的研究需要在提高反演精度和稳定性的同时，更加注重解决这些挑战和问题。
本文将对热红外遥感地表温度反演方法的研究进展进行综述，重点介绍各种反演方法的原理、优缺点以及应用情况。
同时，还将对未来的研究方向进行展望，以期为热红外遥感地表温度反演方法的发展和应用提供参考和借鉴。
1. 介绍热红外地表温度遥感反演的重要性。
随着全球气候变化和环境问题的日益凸显，对地表温度的准确监测和评估变得至关重要。
热红外地表温度遥感反演技术作为一种非接触、大范围、快速的地表温度获取方法，其重要性日益凸显。
地表温度反演原理
地表温度反演原理
地表温度反演是通过遥感技术获取地表温度信息的一种方法。
它基于热辐射原理，利用地表辐射特征与温度之间的关系来反演地表温度。
地表的热辐射主要是通过红外波段的电磁辐射来表现的。
根据斯特凡-波尔兹曼定理，物体辐射出的热辐射功率与物体表面的温度的四次方成正比。
因此，可以通过测量地表辐射能量的强度来估算地表的温度。
在遥感技术中，常用的地表温度反演方法包括亮温法和辐射率方法。
亮温法主要是通过测量地球表面辐射出的红外辐射的亮温值，然后使用辐射传输模型和大气校正来推算地表温度。
辐射率方法则是通过测量可见光和红外波段的辐射强度，并结合地表辐射率的特性来推算地表温度。
地表温度反演的过程中需要考虑大气的影响，因为大气对地表辐射的吸收和散射会引起测量误差。
因此，地表温度反演需要进行大气校正，将测量值与大气影响进行分离，得到地表温度的真实值。
总的来说，地表温度反演原理是基于地表热辐射特征与温度之间的关系，通过遥感技术测量地表辐射能量的强度，并结合辐射传输模型和大气校正方法来推算地表温度。
农业旱灾监测中的地表温度遥感反演方法--以MODIS数据为例
·７０·自然灾害学报１４卷选取感兴趣区（如图２所示的方框）进行统计，结果表明，感兴趣区内８月份的平均温度为４６．９８℃，比４月份的平均温度（３５．９５℃）高出１１０Ｃ。
显然，这是西北沙漠地区夏季高温少雨，地表异常干燥，在白天太阳曝晒下容易增温的结果。
从感兴趣区内的地表温度标准差来看，这两个月份比较接近，８月份为３．９８℃，而４月份为３．８６℃，说明该区域内地表温度空间差异呈现出随季节同步变化的趋势，同时也指出了地表温度反演结果的可靠性。
用ＭＯＤＩＳ数据反演地表温度有利于对区域地表水热状况和近地表温度场的认识，正是全国农业旱情和土壤墒情监测的需要。
图２我国东中西三景ＭＯＤＩＳ数据的地表温度反演结果ｌａｎｄｓｕｒｆａｃｅｔｅｍｐｅｒｔｕｒｅｒｅｔｒｉｅｖｅｄｆｒｏｍＭＯＤＩＳｄａｔａｆｏｒｅａｓｔ（ａ），ｍｉｄｄｌｅ（ｂ）ａｎｄｗｅｓｔ（ｅ）ｏｆＣｈｉｎａＦｉｇ．２Ｓｐａｔｉａｌｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆ６结语地表温度是决定农业旱情和土壤墒情时空动态变化的重要因素。
热红外遥感通过探测地表热辐射强度来监测地表热量时空动态，在农业旱灾监测中已经得到广泛的应用。
多波段ＭＯＤＩＳ卫星图像有８个热红外波段数据。
分裂窗算法是目前世界上最成熟的地表温度遥感反演方法，但主要用于ＮＯＡＡ—ＡＶＨＲＲ的第４和第５通道热红外数据。
ＭＯＤＩＳ的第３１和第３２波段最接近于ＡＶＨＲＲ的第４和第５通道，因而最适合于用来进行农业旱灾监测所需要的农田地表温度反演。
本文探讨了ＭＯＤＩＳ数据的地表温度反演方法，包括反演算法的选择、基本参数确定和快速反演工作流程。
在现有的１７种分裂窗算法中，Ｑｉｎｅｔａ１．１２３］提出的两因素反演模型仅需要两个基本参数，并保持很高的反演精度，因而是地表温度遥感反演的最佳选择。
为了满足农业旱灾监测所需要的快速反演要求，我们着重论述了该反演模型在ＭＯＤＩＳ数据的具体应用问题，并根据ＭＯＤＩＳ图像数据的波段特征重新确定了模型的常量。
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遥感地学分析
实验报告
成绩：
姓名：
学号：
班级：
题目：
课程实验报告要求
一、实验目的
掌握并熟悉band math的操作，对建筑用地分离用的几个建筑指数；学会面对对象分类；学会反演地表温度。
二、实验准备
软件准备：
数据准备：中等分辨率数据AA、高分辨率数据、热岛监测band6
三、实验步骤
1.中等分辨率数据中城市范围的提取：
（1）加载数据AA，首先在BAND MATH里面计算图像的NDVI值其公式：(float(b1)-float(b2))/(float(b1)+float(b2))，正确输入公式后点击OK；
在接下来的界面中为公式中b1和b2赋予相应的波段，及近红外波段和红色波段，选择合适的路径即可点击OK；
结果如图：
（2）同样用上述发放计算图像的归一化建筑指数（NDBI值），公式同样使用前面所用，但是后面给b1和b2赋予第五和第四波段就行，同样选择合适的路径即可；
结果如图：
（3）利用前面所计算的NDVI和NDBI值计算改进的归一化裸露指数（MNDBI），MNDBI= NDBI+(1-NDVI)，首先在BAND MATH中输入一下公式并b1和b2赋予NDBI的波段和NDVI的波段；
结果如图：
（3）同样使用上述方法计算城镇用地指数（ULI）计算公式为ULI=NDBI and NDVI，同样在BAND MATH中输入公式并赋予相应的波段，在设置好输出路径即可；
结果如图：
（4）三种指数的阈值的设置，通过查看三种指数的直方图可以为每种指数的分离建筑用地提取合适的阈值；通过查看NDBI的阈值设置为，并将其在band math中进行二值化；
通过查看MNDBI的阈值设置为，并将其在band math中进行二值化；
通过查看ULI的阈值设置为，并将其在band math中进行二值化；
（5）将三种指数的二值化图像在ARCMAP中成图，即可简单的比较三种指数的优劣；
2.高分辨率图像中城市范围的提取
（1）加载图像，打开FEATURE EXTRACTION工具选择待分类数据，点击NEXT进入下一步；
（2）设置分割和合并阈及模板大小等参数如下，点击NEXT进入下一步；
（3）添加分类类型并选择合适的样本，并为每种类型选择相应的属性，最后选择合适的分类方法；
（4）预览图如下；
（5）设置导出图像的类型，此处导出矢量图，设置好参数和路径点击FINISH即可；
（6）结果如图；
3.城市热岛遥感监测
（1）辐射定标：将DN值（即图像灰度值）转换为光谱辐射亮度L，利用公式b1*+在band math中计算辐亮度；
B1赋予第六波段；
结果：
（2）地表比辐射率E，此处先计算NDVI，方法同上即可，此处不再赘述；
计算植被覆盖度 Fv 采用的是混合像元分解法，将整景影像的地类大致分为水体、植被和建筑，具体的计算公式如下：
FV = (NDVI-NDVIS)/(NDVIV- NDVIS)其中，NDVI 为归一化差异植被指数，取 NDVIV = 和 NDVIS =，且有，当某个像元的 NDVI 大于时，FV 取值为 1；当 NDVI小于，FV 取值为 0。
利用公式：(b1 gt *1+(b1 lt *0+(b1 ge and b1 *(/计算FV
FV结果：
地表比辐射率 E=(b1 le 0)*+(b1 gt 0 and b1 lt * + *b2- *b2^2)+(b1 ge * + *b2 - *b2^2)其中b1：NDVI，b2：植被覆盖度 FV；
结果：
（3）相同温度下黑体的辐射亮度值
利用公式计算温度为 T 的黑体在热红外波段的辐射亮度 B(TS)= [L - L↑-τ·(1-E) L↓]/ τ·E，在band math中的工是为，其中b1：120m 分辨率的地表比辐射率值 E，b2：表示热红外波段的辐射定标值L；
结果：
（4）地表温度反演：
在获取温度为 T 的黑体在热红外波段的辐射亮度后，根据普朗克公式的反函数，求得地表真实温度 T：TS = K2/ln(K1/ B(TS)+ 1)对于 TM，K1 =(m2·sr·μm)，K2 =。
反演结果的温度单位为 K，则地表真实温度在band math中的计算公式为：/alogb1+1)，其中b1：温度为 T 的黑体在热红外波段的辐射亮度值；
四、结果分析
在第一部分中通过最后的图片对比分析来看，我觉得归一化建筑指数对建筑用地的分离效果是最好的，但然其中不排除会有误差。
第二部分的面向对象分类比之前常用的监督和非监督分类更加的有识别性，其可以对图像进行分割识别一定的形状，可以更加精确的分类地区。
最后通过反演地表温度熟悉掌握了band math的操作，也对其中的原理懂了不少，以后也有很多地方是用的上的。