基于劈窗算法的Landsat 8影像地表温度反演

陆地表面温度（LST）是表征地表能量交换和地面特征的重要指标,目前遥感技术逐渐成为区域和全球尺度上LST反演的一种便捷工具,而采样不同算法及不同影像的热红外遥感LST反演研究层出不穷,其中基于Landsat数据的反演成果尤为突出。文章利用劈窗算法对Landsat 8遥感影像进行地表温度反演,对比探讨了根据经验值与借助MODIS热红外数据两种不同方式的LST反演结果,并进行北京市热红外波段辐射亮度温度比较,针对地表温度分级进行统计,分析了当地地表温度分布趋势。结果表明：劈窗算法下Landsat 8数据的反演温度更接近实际温度,精度较高且优于MODIS产品;北京市地表温度空间分布格局受地物结构与反射率所制约,高温区主要集中分布于中东部,中低温区分布与林地及水体分布结构较为吻合。     

基于热红外遥感的川藏铁路昌都—林芝段地热异常区定量预测评价研究

识别川藏铁路沿线的地热异常区有助于工程的建设和后期的管理维护。以川藏铁路昌都—林芝段为研究区,基于Landsat 8热红外影像数据,反演地表温度并进行星地同步实验,得到校正后的地温值。围绕地热异常的成因与分布规律,选取地层组合熵、断层缓冲距、断层线密度、地表温度、水系缓冲距、地震动峰值加速度6个影响因子作为地热异常区评价指标并检验因子独立性。构建信息量模型进行定量预测,最终将识别结果划分为5个子区域。研究表明：高异常区和中异常区分别占研究区总面积的9.14%和28.57%,地热高温点的空间分布与地热异常区评价结果基本一致。研究结果可为川藏铁路的设计与施工提供参考依据。     

作物蒸散发模型研究中的地表温度反演

针对美国加州Merced县2002年8月9日的ETM+影像,利用单窗温度反演算法反演了遥感蒸散发模型S SEBI中的地表温度参数。选用了ETM+热红外的高增益61波段,对热红外波段反射率较低的植被覆盖研究区进行了地表温度反演,并反演地表温度所需要的几个参数：亮度温度、地表比辐射率、大气透射率。最后得出了研究区域地表温度分布结果：水体地表温度低于植被作物,建筑或道路的地表温度最高。不同地物间地温是不同的,作为蒸散发反演的重要参数,这将影响不同地物蒸散发估算。因此精确反演地表温度,将为今后蒸散发的研究打好基础。     

复杂地表地表温度反演研究进展

地表温度是陆表过程研究的关键参数,卫星反演地表温度是获取区域及全球尺度辐射平衡、能量收支研究中地表温度参数的有效手段.目前,在平坦地表覆盖均一区域,基于热红外和微波遥感反演的地表温度已经被验证具有较好精度,尤其热红外遥感地表温度产品精度可达1 K以内.但是针对复杂地表的温度反演研究仍面临较大挑战.系统总结了复杂地形区地...     

天宫二号数据地表温度反演及其在城市群热环境监测中的应用

根据天宫二号宽波段成像仪热红外谱段的特点,提出了一种适用于天宫二号数据的劈窗算法,并以苏南城市群为研究区,进行了地表温度的反演。在此基础上,通过SUHI(Surface Urban Heat Lsland)指标分析了苏南城市群热环境空间分布特征。结果表明:劈窗算法可以有效地应用于天宫二号热红外数据,地表温度反演结果的均方根误差在1K以内;研究区地表温度结果与土地利用类型有较好的一致性,建筑用地温度最高,水体最低,苏锡常城市群形成一个整体热岛效应,SUHI指标能有效监测城市群的热岛强度及其空间分布。     

基于TES算法的地表温度反演应用研究

温度比辐射率分离算法（TES）是针对高光谱分辨率的热红外测量数据,利用地物热红外光谱的一些共性特点作为先验知识或者约束条件,从一次观测中同时反演温度和光谱发射率的方法。利用这类方法反演地表温度时主要需要较多的光谱波段和较高的信噪此。本研究以长白山火山区为例,首次将温度比辐射率分离算法应用于该区的地表温度反演,通过NEM,RAT和MMD这三种TES方法的迭代逼近,基于ASTEPR多波段热红外数据反演了长白山地区的地表温度。反演结果显示：望天鹅火山区为低地表温度集中分布区;而长白山火山区却表现为高海拔低温背景下的高地表温度集中分布,经过对地表覆盖状况的实地调查发现,该区裸露的大量浮岩是引起这种地表温度异常的主要原因之一。     

基于矿物填图和构造解译的夹皮沟金矿找矿方法研究

针对夹皮沟找矿,在两个方面研究:①采取掩膜处理、阈值切割、比值、光谱角等多种方法综合分析并去除目标影像的植被、阴影、河流水体及其冲积物等众多干扰信息;②采用单窗算法对ETM遥感影像中的热红外波段进行地表温度反演,根据地表温度的反演影像进行遥感解译构造,对蚀变异常区域和构造解译影像做叠合分析,找出成矿远景区和成矿有利区,圈定可能的成矿靶区,得到了很好的结果。     

基于Landsat 8遥感影像的新旧城区热环境特征对比研究——以成都市为例

近年来,在快速城市化的背景下,大量城市涌现出新型城市区,城市热环境特征发生显著变化。为重点分析城市化过程中新旧城区热环境差异及其影响因素,选择四川省成都市为典型研究区,基于该区域2014年8月13日夏季Landsat 8卫星数据,分别获取地表温度、城市建筑用地和植被覆盖等关键地表参数信息,进而开展成都市新城区与旧城区的热环境差异及其内在影响因素研究。结果发现:(1)整体而言,旧城区地表温度高于新城区,旧城区的地表温度呈现中部区域及北部地区高于南部地区的分布趋势,新城区中部偏西、北地区少部分区域存在高温区域,南部偏东区域地表温度略低,其余地区的地表温度分布相对均匀,并呈现出形状比较规则的低温度斑块;(2)旧城区比新城区的城市热岛比例指数更大,通过新旧城区的热场剖面分析得出旧城区到新城区的地表温度呈现下降的趋势。这都表明旧城区的城市热环境效应强于新城区;(3)建筑用地密度高,城市植被覆盖少的地区易于形成"热岛效应",而合理的城市景观规划布局则有利于改善城市热环境。上述新旧城区热环境效应对比研究表明,成都市新城区的城市规划布局表明其对改善新城区热环境具有积极作用,能为今后新城区的城市规划提供重要借鉴意义。     

基于Copula函数的地表温度空间降尺度研究

Copula函数能够用于构建粗尺度数据与细尺度数据间的二维联合分布实现降水、土壤湿度空间降尺度。为了探讨Copula函数在地表温度空间降尺度研究中的适用性,选取黑河中游荒漠绿洲区作为研究区,以2012年7月10日ASTER、MODIS地表温度影像作为数据源,开展基于Copula函数的地表温度空间降尺度研究,并利用地面实测地表温度数据对降尺度结果进行验证。结果表明:基于Copula函数的空间降尺度方法能够较好地刻画出细尺度像元的温度值,但是不易捕捉到地表温度突变区域的细节信息;能够显著地提高热红外遥感影像反演得到的地表温度数据的精度,MAE和RMSE分别从2.99K、3.87K减小至1.51K、2.36K。     

中小城市地表温度变化与下垫面关系

针对中小城市地表温度变化与下垫面的关系问题,以合肥市城区和六安市金安区为例,基于Landsat-8热红外卫星影像数据,采用大气校正法反演研究区地表温度。对其进行归一化处理后,利用密度分割技术分析研究区城市热场空间格局,以城市热岛比例指数评价了研究区热岛效应,得到热岛效应强度分布情况,并结合地理国情数据,采用数理统计和空间统计相结合的方法,在水体、植被、不透水面3种不同下垫地表覆盖面积比例与地表温度之间建立关联,进而得出城市下垫面布局对热环境的贡献。结果发现,对于中小城市而言,在城市发展的进程中,若能保持区域内植被覆盖面积高占比,即使不透水面的面积占比有所增加,人类活动区域加大,也不一定会导致城市热岛现象的加剧。     

Inversion of Land Surface Temperature and Its Application in Urban Agglomeration Thermal Environment Monitoring based on Tiangong-2 Data

According to the characteristics of thermal infrared spectrum of wide band imager of Tiangong-2 data,a spilt-window algorithm applied to Tiangong-2 data was proposed.Taking the South of Jiangsu urban agglomeration as the research area,the inversion of the land surface temperature was carried out.On this basis,the spatial distribution characteristics of thermal environment of South of Jiangsu urban agglomeration were analyzed through SUHI index.The results show that the split-window algorithm can be effectively applied to the thermal infrared of Tiangong-2 data.The root mean square error of land surface temperature inversion is within 1 K.The result of land surface temperature are in good agreement with the types of land use in the research area,and the temperature of the building land is the highest and the water is the lowest.A global heat island is formed in Suzhou-Wuxi-Chanzhou,and the intensity and spatial distribution of the heat island in the urban agglomeration are monitored by SUHI index.     

地热异常区的遥感信息识别

以TM、航空热红外扫描和航空彩红外图像上显示的遥感影像特征为依据,结合野外实地调查和温泉分布区色彩信息的增强处理结果,识别提取地热异常区和非异常区。根据已知温泉产出的地质构造条件和地面测温等资料,进行地热异常区综合遥感预测,提出了7处地热异常的有利地段,从而为寻找地热水指出了方向。     

利用TM6数据反演陆地表面温度新算法研究

陆地表面温度(LST)反演一直是热红外遥感研究中的一大难题。虽然TM 6数据具有较高的空间分辨率(120 m),但由于只有一个热通道,要得到地表真实温度,原来需要利用辐射传输方程的方法,实时资料的缺乏限制了该方法的应用。因而由TM 6数据得到的通常都是星上亮度温度,而星上亮度温度与实际地表温度差距较大,因此,其反演的温度精度不高。而单窗算法和普适性单通道算法的提出为从TM 6数据较高精度地反演陆地表面温度提供了可能。分析和研究了这两个新的单通道温度反演算法,并针对北京市的实际情况,利用2005年5月6日的TM数据对北京市的陆地表面温度进行了反演,并用实地测量数据进行了比较验证。结果表明这两种温度反演算法都取得了较高的精度,它们的rm sd值分别为1.38°和2.18°。     

基于Landsat TM图像的北京城市地表温度遥感反演研究

利用北京地区Landsat TM热红外波段数据，采用单通道算法反演得到北京地区地面温度分布图。从反演结果可以看出，北京城区地面温度比郊区地表温度高，郊区地表温度较低，密云水库、官厅水库等水体的温度最低，总体上北京城市热岛效应显著。地表比辐射率是通过Van经验公式反演得到，通过对比分析，表明该方法对自然地表的比辐射率反演效果较好。     

基于Landsat8的地表温度反演算法研究——以滇池流域为例

2013年2月11日Landsat 8在加州范德堡空军基地发射升空,其携带的热红外传感器为反演地表温度提供了一种新的数据,但目前尚没有针对Landsat 8热红外波段反演地表温度的算法。针对Landsat 8第10波段特征,对现有反演地表温度的单窗算法进行了参数修正,得到了用Landsat 8第10波段反演地表温度的单窗算法系数。为了评价修正后算法的精度,用MODTRAN模拟地表温度为20、30和40℃时大气水汽含量分别为1.0、1.5、2.0和2.5g·cm-2传感器高度处的热辐射值,再将模拟数据用修正后的单窗算法反演地表温度,结果表明:地表温度越低、大气水汽含量越低,误差越小;模拟结果的平均误差为0.74℃。说明基于Landsat 8第10波段用修正后的单窗算法反演地表温度是可行的,该方法可为地表温度反演提供一种途径。最后以滇池流域为例,基于2013年4月20日的Landsat 8热红外数据反演了滇池流域的地表温度,并分析了滇池流域地表温度的分布特征。     

基于Landsat8热红外遥感数据的山地地表温度地形效应研究

地表温度是影响地表能量收支平衡的重要参量,能够综合反演地表的水热交换过程。虽然当前在基于地表温度开展全球或者区域尺度的地表能量平衡研究方面取得一系列的进展,但是面向山地区域尺度的类似研究仍然面临较大的挑战。为分析山地复杂地形对山地地表温度时空分布的影响规律,基于具有较高空间分辨率的Landsat 8热红外数据,以我国西南典型山地为研究对象,定量反演该区域的地表温度空间分布状况,结合SRTM90DEM数据,选择从海拔、坡度和坡向3个关键地形因子角度分析山地地表温度的地形效应特征。结果发现:山地地表温度随地形因子均呈现出十分显著的变化特征。总体而言,地表温度均随着海拔和坡度的升高而降低,而在坡向方面,南坡的温度相比北坡的温度要高。在地形效应分析的基础上,通过开展1km空间尺度地形和地表温度的空间统计分析发现,山地1km尺度下地表温度存在较大的空间异质性,且其影响不可忽略。研究结果表明:开展山地地表水热过程遥感动态监测需高空间分辨率地表温度作为数据支持,以准确描述山地地形因素对地表能量交换过程的影响。     

Detection of geothermal anomalies using Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) thermal infrared images at Bradys Hot Springs, Nevada, USA

Surface temperature anomalies associated with geothermal activity at Bradys Hot Springs, Churchill County, Nevada were mapped using Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) thermal infrared (TIR) image data. In order to highlight subsurface contributions of geothermal heat, the ASTER images were processed to minimize temperature variations caused by the diurnal heating effects of the sun. Surface temperature variations caused by changes in albedo were corrected with visible and near-infrared ASTER bands, and a 10-meter-smoothed Digital Elevation Model (DEM) was used to correct for topographic slope effects. Field measurements of ground surface temperatures made over 24-hour periods were used to design a thermal inertia correction incorporating day and night thermal infrared images.In the resulting processed image, background temperature variations were reduced 30-50% without reducing the intensity of geothermal anomalies, thus making it easier to distinguish geothermal activity from ‘false’ anomalies caused by non-thermal springs, topographic effects, and variable rock, soil, and vegetation compositions.     

基于热红外遥感的城市热场形成机制及特征分析--以成都市为例

利用LANDSAT5的TM6热红外数据和实时的地表温度，优选了一种方法进行成都市地面温度场反演，根据反演结果对成都市地表温度场分布特征进行了分析，同时定量分析了植被覆盖和水域廊道对地表温度场分布的影响，定量分析的结果对城市区域布局和规划有积极意义。