landsat遙感影像地表溫度反演教程

基于輻射傳輸方程的 Landsat數(shù)據(jù)地表溫度反演教程、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備Landsa8遙感影像數(shù)據(jù)一景，本教程以重慶市2015年7月26日的二行列號為(128,049)影像(LC8LGN00為例。同時(shí)需提前查詢影像的基本信息(詳見下表)標(biāo)識日期采集時(shí)間中心經(jīng)度中心緯度LC8LGN002016/7/263:26:56注：基本信息在影像頭文件中均可查詢到，采集時(shí)間為格林尼治時(shí)間、地表溫度反演的總體流程三、具體步驟1、輻射定標(biāo)地表溫度反演主要包括兩部分，一是對熱紅外數(shù)據(jù)，二是多光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射定標(biāo)。(1)熱紅外數(shù)據(jù)輻射定標(biāo)選擇RadiometricCorrection/RadiometricCalibration 。在FileSelection對話框中，選擇數(shù)據(jù)LC8LGN02_MTL_Thermal單擊SpectralSubset選擇ThermalInfrared1(),打開RadiometricCalibration面板。(2)多光譜數(shù)據(jù)輻射定標(biāo)進(jìn)行輻射定標(biāo)。Scalefactor 不能改變，否則后續(xù)計(jì)算會報(bào)錯(cuò)。保持默認(rèn)進(jìn)行輻射定標(biāo)。Scalefactor 不能改變，否則后續(xù)計(jì)算會報(bào)錯(cuò)。保持默認(rèn)1即ApplyFlaash因?yàn)楹罄m(xù)需要對多光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行大氣校正，可直Settings,如下圖。2、大氣校正注意與熱紅外數(shù)據(jù)輻射定標(biāo)是的差別，設(shè)置后Scalefactor值為。本教程選擇Flaash校正法。FLAASHAtmosphericCorrection，雙擊此工具，打開輻射定標(biāo)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行相關(guān)的參數(shù)設(shè)置進(jìn)行大氣校正。注意：如果在多光譜數(shù)據(jù)輻射定標(biāo)時(shí) Scalefactor值忘記設(shè)置，可在本步驟中打開輻射定標(biāo)數(shù)時(shí)設(shè)置 singlescalefaceor值為，若已設(shè)置，則默認(rèn)值為1即可。InputRadianceImage：打開輻射定標(biāo)結(jié)果數(shù)據(jù)；設(shè)置輸出反射率的路徑，由于定標(biāo)時(shí)候；設(shè)置輸出FLAAS版正文件的路徑，最優(yōu)狀態(tài)：路徑所在磁盤空間足夠大；中心點(diǎn)經(jīng)緯度 SceneCenterLocation：自動獲??；選擇傳感器類型：Landsat-8OLI；其對應(yīng)的傳感器高度以及影像數(shù)據(jù)的分辨率自動讀取；設(shè)置研究區(qū)域的地面高程數(shù)據(jù)；影像生成時(shí)的飛行過境時(shí)間：在 layermanager中的Lc8數(shù)據(jù)圖層右鍵選擇ViewMetadata，瀏覽time字段獲取成像時(shí)間；注：也可以從元文件“”中找到，具體名稱：DATE_ACQUIRED=2013-05-1；2SCENE_CENTER_TIME=02:5；5:大氣模型參數(shù)選擇：Sub-ArcticSummer(根據(jù)成像時(shí)間和緯度信息選擇)；氣溶膠模型AerosolModel:Urban,氣溶膠反演方法AerosolRetrieval：2-band(K-T)；其他參數(shù)按照默認(rèn)設(shè)置即可。多光譜參數(shù)設(shè)置中，K-T反演選擇默認(rèn)模式：Defaults->Over-LandRetrievalstandard(600:2100)波譜響應(yīng)函數(shù)：默認(rèn)指向..把它重新指向：注：這是因?yàn)榘姹镜囊粋€(gè)小 bug,即Classic中的L8的波譜響應(yīng)函數(shù)不正確，另外一個(gè)一勞永逸的方法是：將\Exelis\ENVI51\resource\filterfuncs的和兩個(gè)文件拷貝覆蓋：“...\ENVI51\classic\filt_func ”中的兩個(gè)文件。否則SWIR1波段大氣校正后的結(jié)果全為00見下圖高級參數(shù)設(shè)置：根據(jù)內(nèi)存大小設(shè)置 TileSize (Mb)： 100(8g物理內(nèi)存)，其他參數(shù)默認(rèn)即可，詳細(xì)見下圖經(jīng)過FLAAS也正的影像基本去除了空氣中水汽顆粒等因子的影響，植被的波譜曲線趨于正常。3、地表比輻射率計(jì)算(1)植被覆蓋度計(jì)算計(jì)算植被覆蓋度 Fv采用的是混合像元分解法，將整景影像的地類大致分為水體、植被和建筑，具體的計(jì)算公式如下：FV=(NDVI-NDVIS)／(NDVIV-NDVIS)其中，NDVI為歸一化差異植被指數(shù)，取NDVIV=和NDVIS=,且有，當(dāng)某個(gè)像元的NDVI大于時(shí)，F(xiàn)V取值為1;當(dāng)NDVI小于，F(xiàn)V取值為0。利用ENVI主菜單->BasicTools->BandMath,在公式輸入欄中輸入：(b1gt*1+(b1lt*0+(b1geandb1le*(/ 選擇NDVI圖像(2)地表比輻射率計(jì)算根據(jù)前人的研究，將遙感影像分為水體、城鎮(zhèn)和自然表面 3種類型。本專題采取以下方法計(jì)算研究區(qū)地表比輻射率：水體像元的比輻射率賦值為，自然表面和城鎮(zhèn)像元的比輻射率估算則分別根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算：￡surface=+-￡building=+-式中，￡surface和ebuilding分別代表自然表面像元和城鎮(zhèn)像元的比輻射率。利用ENVI主菜單->BasicTools->BandMath,在公式輸入欄中輸入：(b1le0)*+(b1gt0andb1lt*+*b2-*b2*b2)+(b1ge*+*b2-*b2*b2)b1:NDVI值；b2:植被覆蓋度值。得到地表比輻射率數(shù)據(jù)。4、計(jì)算相同溫度下黑體的輻射亮度值衛(wèi)星傳感器接收到的熱紅外輻射亮度值L人由三部分組成：大氣向上輻射亮度LT,地面的真實(shí)輻射亮度經(jīng)過大氣層之后到達(dá)衛(wèi)星傳感器的能量；大氣向下輻射到達(dá)地面后反射的能量。衛(wèi)星傳感器接收到的熱紅外輻射亮度值的表達(dá)式可寫為(輻射傳輸方程)：LX=[￡B(Ts)+(1- ￡)L；]-r+LT這里，￡為地表輻射率，Ts為地表真實(shí)溫度，B(Ts)為普朗克定律推到得到的黑體在Ts的熱輻射亮度，r為大氣在熱紅外波段的透過率。則溫度為T的黑體在熱紅外波段的輻射亮度B(Ts)為：B(Ts)=[L入-Lt-r-(1-e)LJ]/t,￡在NAS*網(wǎng)(中輸入成影時(shí)間以及中心經(jīng)緯度，則會提供上式中所需要的參數(shù)。本專題輸入的數(shù)據(jù)是重慶市地區(qū)2016年7月26日格林尼治時(shí)間時(shí)間03:26,平均氣溫C,氣壓MP,相對濕度%Landsat8OLI影像，影像中心的經(jīng)緯度為：N,重圖參數(shù)圖：度夏季美氣大氣在熱紅外波段的透過率T為，大氣向上輻射亮度Lt為W/(m2-sr-仙m), 選擇基于精確信息數(shù)大氣向下9射亮輻射亮度L；為(m2-sr“m)。 據(jù)禾用ENVJ|±^單->BasicTools->BandMath,在公式輸LandsaU:數(shù)據(jù)，波段10((1-b1)*7,52)/(*b1)b1:60m分辨率的地表比輻射率值；b2：表示熱紅外波段的輻射定標(biāo)值。得到了溫度為T的黑體在熱紅外波段的輻射亮度值。5、反演地表溫度在獲取溫度為Ts的黑體在熱紅外波段的輻射亮度后，根據(jù)普朗克公式的反函數(shù)，求得地表真實(shí)溫度Ts：Ts=K2/ln(K1/B(Ts