TM地表温度反演实验报告.doc

遥感地学分析实验报告 成都信息工程学院资源环境学院遥感地学分析实验报告实验名称： Landsat TM地表温度反演实验报告实验时间：2011年4月25日实验地点：航空港5404教室姓 名：学 号：班 级：指导老师：遥感地学分析实验报告Landsat TM地表温度反演实验报告一、实验目的及要求1、结合具体操作，掌握单窗算法进行TM影像地表温度反演的一般步骤，熟悉相关软件的使用，由给定数据得出地表温度反演结果。2、了解单窗算法进行干旱监测的原理。二、实验设备及软件平台计算机DELL INSPIRON 14VI3 350处理器 2.26 GHz 1.92G 内存 ；ArcMap、ENVI 软件平台。三、实验原理陆地卫星TM6 波段主要用于地表温度和地表水热空间差异的分析，它记录的是地表发生率。传统利用TM6 数据反演地表温度的方法是通过大气校正法, 这一方法首先需要进行大气模拟, 以便从卫星高度所观测到的热辐射中减去大气的辐射分量, 从而得到地面实际的热红外辐射量, 然后考虑到地表比辐射率的响, 反演出真正的地表温度。该方法操作复杂,可行性较差。覃志豪等人根据地表热辐射传导在TM6 波段区间内的特征, 提出了一个简易可行的单窗算法, 用来从TM6 数据中反演地表温度, 这一单窗算法需要3 个基本参数 , 即地表比辐射率、大气透射率和大气平均作用温度，TM/ETM波段的热辐射传导方程如下：B6(T6)=t6(q)e6B6(Ts)+(1-e6)I6+I6_其中：Ts是地表温度；T6是TM6的亮度温度；t6是大气透射率；e6是地表辐射率。 B6(T6)表示TM6遥感器所接收到的热辐射强度；B6(Ts)是地表在TM6波段区间内的实际热辐射强度，直接决取于地表温度；I6和I6_分别是大气在TM6波段区间内的向上和向下热辐射强度。化简后最终的单窗体算法模型计算Ts（地表温度）：Ts=a(1-C-D)+b(1-C+D)+C+DT6-DTa/C式中：C =t6 e6(e6为比辐射率，t6为透射率）；D = (1-t6)1 + t6(1-e6)；a =-67.355351，b=0.458606。四、实验内容与步骤 根据TM地表温度反演原理，利用陆地卫星TM6 波段进行地表温度反演。数据介绍：数据下载自马里兰大学网站，其行号为122，列号为036，6波段空间分辨率为120m*120m。4、3、2波段组合影像6波段数据处理：地表温度反演公式化简后的单窗体算法模型公式如下：Ts=a(1-C-D)+b(1-C+D)+C+DT6-DTa/C式中：C =t6e6(e6为比辐射率，t6为透射率）；D = (1-t6)1 + t6(1-e6)；a =-67.355351,b=0.458606。式中C 、T6、Ta是三个未知参数，根据公式的基本要求分别对如下参数进行计算或估算：1、 大气透射率T6的估计：T6=0.974290-0.08007w，0.4w1.6。其中：w为水分含量，单位(g/cm2)，这里，取w=1.0，计算得到T6=0.89422;2、大气平均作用温度Ta的近似估计：对于中纬度夏季平均大气Ta=16.0110+0.92621T0；取平均气温为25摄氏度时Ta = 312.15753； 3、C的估算3.1 地表比辐射率e6的估计：典型地表类型的比辐射率：ew=0.995 ev=0.986 em=0.970,对于一般地表，可以使用如下公式来计算：Pv=(NDVI- NDVIs)/(NDVIv- NDVIs)NDVI 为归一化植被指数, 取NDVIv=0.61 和 NDVIs=0（分别取自5%及95%数据）e surface=0.9625+0.0614Pv-0.0461Pv ；各阶段结果图归一化植被指数NDVIPve6L6T6地表温度3.2像元亮度温度T6计算亮温T6的计算公式为：T6=K2/ln(1+K1/L6) 其中：K1=607.76，K2=1260.56 ；L6为遥感器接收的辐射强度。遥感器接收的辐射强度L6计算L6=(15.303-1.238)*b1/255.0+1.238 ；b1为第六波段像元灰度值（DN值）。LMAX_BAND6 = 15.303 LMIN_BAND6 = 1.2384、 地表温度的计算根据公式Ts=a(1-C-D)+b(1-C+D)+C+DT6-DTa/C带入上述估计参数即可计算得到地表温度Ts,如图。5、 实验结果与数据分析了解了单窗算法进行干旱监测的原理，结合具体操作，掌握了单窗算法进行TM影像地表温度反演的一般步骤，熟悉了相关软件的使用，并由给定数据得出地表温度的反演结果。根据反演结果发现如下问题：1、 湖区温度相对较低，其次是植被覆盖度较高的地方；居民区温度较高，且城镇高于村庄；2、 不同地貌类型、不同土地利用类型之间地表温度差异明显，图像上显示出明显的纹理特征，基本符合不同地物温度特征的一般规律；六、思考及讨论大气透过率、地表发射率、地表比辐射率等一系列地表和大气参数均来自估计值，难以反映真实的情况，只是一种经验值，地温反演过程过于粗糙和简单，反演结果的准确性值得根据历史实测资料数据加以验证和探讨。尽管很多重要参数都是估计的，但是目前来说这也是不得已而为之，同