温度反演模型

提示：缺少同步温度测量数据用于验证反演结果，查询2013年10
月3号北京市最低气温为10°，最高气温为22°。本示例反演结 果大部分在这个区间内，反演结果有一定的参考价值。
thank

you！
Leabharlann Baidu
谢谢批评指教
Ts可以用普朗克公式的函数获取。 TS
对 于 TIRS Band10 ， K1= 774.89 W/(m2*µm*sr) ， K2 = 1321.08K
反演流程
图像辐射定标和大气校正
辐射定标
用ENVI打开
打开Toolbox → Radiometric correction→ Radiometric Calibration
根据公式（ 3 ）在 Band
math 中计算地表温
度
其中，b1： 同温度下的
黑体辐射亮
度图像
地表温度图像
在图层管理器（Layer Manager）中的地表温度
图像图层，右键选择 Raster Color Slices。将温
度划分为四个区间：
地表温度图
反演结果分析和验证
在北京天气后报网站上查询2013年 10月3日的天气预报
大气校正法

基本原理：首先估计大气对地表热辐射的影响， 然后把这部分大气影响从卫星传感器所观测到的 热辐射总量中减去，从而得到地表辐射强度，再 把这一热辐射强度转化为相应的地表温度。

具体实现：
卫星传感器接收到的热红外辐射亮度值Lλ由三部 分组成：大气向上辐射亮度L↑，大气向下辐射到 达地面后反射的能量L↓，以及地面的真实辐射亮 度经过大气层之后到达卫星传感器的能量。

地面的真实辐射亮度为同温度黑体的辐射亮度值 LT与地物发射率ε的乘积ε·LT。 即，大气校正法的表达式可写为：
Lλ
= [εB(TS) + (1-ε)L↓]τ + L↑ （1）
这里，T为地表真实温度，τ为大气在热红外波段 的透过率.


则温度为T的黑体在热红外波段的辐射亮度LT为：
B(TS) = [Lλ - L↑- τ(1-ε)L↓]/τε（2） = K2/ln(K1/ B(TS)+ 1) （ 3）
表现的尤为突出。地表温度作为城市热岛效 应、地球环境分析的重要指标，而遥感技术 作为现代重要的对地观测手段，使得基于遥 感图像的地表温度反演的研究越来越多。地 表温度反演方法有很多，如：大气校正法， 单窗算法，单通道法等等。本专题主要采用 Landsat8 TIRS 数据，运用辐射传输方程法 （大气校正法）对地表温度进行反演。
基于Landsat8 OLI数据的地 表温度反演
1.地表温度反演模型概述


地表温度反演模型概述
大气校正法地表温度反演原理
2.反演流程介绍 3.详细处理过程


图像辐射定标和大气校正
地表比辐射率计算 黑体辐射亮度与地表温度计算
1.地表温度反演模型概述
随着城市化进程的不断加速，城市热岛效应
大气剖面信息
大气在热红外波段的透过 率τ：0.90 大气向上辐射亮度 L↑：0.75 W/(m2· sr·μm) 大气向下辐射亮辐射亮度 L↓：1.29W/(m2·sr·μm)
黑体辐射亮度
根据公式（2）在Band
math计算同温度下黑体辐
射亮度
黑体在红外波段的辐射亮度图
地表温度

打开Toolbox → Spectral → Vegetation →
NDVI
植被覆盖度
根据公式（5）在
Bandmath中计算植被覆盖
度

其中，b1：NDVI
地表比辐射率计算
根据公式（4）在 Band math
中计算地表比辐射率
其中，b1：植
被覆盖度图像
地表比辐射率图像
黑体辐射亮度和地表温度计算
band10辐射亮度图像
OLI大气校正
1）数据准备
2）输入参数
地表比辐射率计算
TIRS 的 Band10 热红外波段与 TM/ETM+ 6 热红外 波段具有近似的波普范围，本专题采用 TM/ETM+6相同的地表比辐射率计算方法。使 用 Sobrino 提出的 NDVI 阈值法计算地表比辐 射率：

ε=0.004Pv+0.986
（ 4）
其中，Pv是植被覆盖度，用以下公式计算：


Pv=[(NDVI-NDVISoil)／(NDVIVeg-NDVISoil)] （5） 其中， NDVI为归一化植被指数， NDVISoil 为完全是 裸土或无植被覆盖区域的 NDVI 值， NDVIVeg 则代表 完全被植被所覆盖的像元的 NDVI 值，即纯植被像 元的 NDVI 值。取经验值 NDVIVeg= 0.70 和 NDVISoil = 0.05 ，即当某个像元的 NDVI 大于 0.70 时， Pv 取值 为1；当NDVI小于0.05，Pv取值为0。