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基于envi的landsat 5影响地表温度反演.pdf

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基于envi的landsat 5影响地表温度反演.pdf
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1. 遥感数据预处理 影像数据均经过精确地理校正,并具有相同的投影坐标系统 ( WGS84) , Landsat TM5数 据 中 TM l~ 5波段为多光谱波段,空间分辨率为 30m,第 6波段为热红外波段,空间分 辨率为 120米 ,经过重采样 统一 为 30米 。利用 ENVI5.0SP3软件自带 Radiometric Calibration 工具对多光谱波段进行辐射定标 ( 同时以 区域 矢量边界为辅助数据,对经过辐射定标的 影像进行裁剪 ) 。 2. 地表温度反演 Landsat TM5影像 第 6波段为热红外辐射波段, 接收的热红外强度与地表温度高低正相关, 可转化为地表的 实际 温度 。 按照以下步骤对 地表温度进行反演: ○ 1 黑体 辐射亮度值( Tb: Brightness Temperature) : 利用 ENVI5.0SP3软件平台 Band Math工具, 通过公式( 3-1)将 TM热红外波段 (第六波段 ) 像元值 DN值转变为黑体的辐射亮温值: 𝐿𝜆 = 𝐿𝑀𝐼𝑁 +𝐿𝑀𝐴𝑋−𝐿𝑀𝐼𝑁255 ∗𝐷𝑁 ( 3-1) 式中, DN为像元灰度值; Lλ为地物在光谱 λ处 (单位 μm,文中 λ取波段中间值 11.45μm)处的热 辐射值 (单位: Wm-2sr-1μm-1), LMIN表示 TM热红外波段 DN为 0时的热辐射亮度值, LMAX表示 TM 热红外波段 DN为最大值时的热辐射值。 LMIN =1.2378 Wm-2sr-1μm-1, LMAX=15.303 Wm-2sr-1μm-1。 假设热红外波段在不同下垫面的地表发射率相同,利用普朗克公式反函数公式( 3-2) 将计算得出的热辐射值 Lλ转换成传感器端的有效亮温( Tb): = 𝐿𝜆 ( 3-2) 式中, Tb 为有效亮温值, K1、 K2为定标系数, 其中 K1=607.76 Wm-2sr-1μm-1, K2=1260.56K ○ 2 地表比辐射率( ε) : 利用 ENVI5.0SP3软件平台快速大气校正工具( QUAC) 对经过 裁剪的辐射定标后的多光 谱波段数据进行大气校正,通过公式( 3-3)获得归一化植被指数( NDVI: Normalized Difference Vegetation Index) 𝐷 = 𝑁𝐼 − 𝑁𝐼 ( 3-3) 式中 , NIR和 R分别是 TM 影像的近红外波段(波段 4)和红光波段(波段 3)的灰度值( DN) 在获取的归一化植被指数( NDVI)基础上,采用混合像元分解法计算植被覆盖度( Pv), 依据经验值,当 NDVI>0.5时,下垫面为植被,植被覆盖度( Pv)取 1;当 NDVI0.5 时,下垫面为植被,地表比辐射率值( ε)取 0.95;当 NDVI<0.2时,下垫面为裸露土地,地 表比辐射率值( ε)取 0.92;当 0.2≤NDVI≤0.5时,根据公式( 3-5)计算地表比辐射率值( ε) = + ( 3-5) ○ 3 地表温度反演 利用绝对表面温度表达式(公式 3-6) , 根据 不同下垫面 的比辐射率值 将所获取的黑体 的辐射亮温值( Tb)转换为地表实际温度( LS: Land Surface Temperature) = ∗ ( 3-6) 式中: Ts为地表实际温度, Tb为辐射亮温, λ为地物所处光谱, λ=11.45μm, ρ为斯忒籓 —玻 耳兹曼常数( σ,)除普朗克常数( h)与光速( c)乘积的商, ρ=h*c/σ, =1.438*10-2mK, ε为 地表发射率。 注意公式中单位的转换。
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