landsat遥感影像地表温度反演教程

1、.基于辐射传输方程的Landsat数据地表温度反演教程一、数据准备Landsa 8遥感影像数据一景，本教程以市2015 年 7 月 26 日的 =行列号为（ 128，049）影像（ LC81280402016208LGN00）为例。同时需提前查询影像的基本信息（详见下表）标识日期采集时间中心经度中心纬度LC81280402016208LGN002016/7/263:26:56106.1128830.30647注：基本信息在影像头文件中均可查询到，采集时间为格林尼治时间。二、地表温度反演的总体流程三、具体步骤1、辐射定标地表温度反演主要包括两部分，一是对热红外数据，二是多光谱数据进行辐射定标。.

2、c.（ 1）热红外数据辐射定标选择 Radiometric Correction/Radiometric Calibration。在 File Selection 对话框中，选择数据 LC81230322013132LGN02_MTL_Thermal ，单击 Spectral Subset 选择 Thermal Infrared1（10.9），打开 Radiometric Calibration 面板。Scale factor 不能改变，否则后续计算会报错。保持默认1 即可。（ 2）多光谱数据辐射定标选择要校正的多光谱数据“LC81230322013132LGN02_MTL_MultiSpec

3、tral ”进行辐射定标。因为后续需要对多光谱数据进行大气校正，可直接单击Apply Flaash Settings，如下图。.c.注意与热红外数据辐射定标是的差别，设置后 Scale factor值为 0.1。2、大气校正本教程选择 Flaash 校正法。 FLAASH Atmospheric Correction ，双击此工具，打开辐射定标的数据，进行相关的参数设置进行大气校正。注意：如果在多光谱数据辐射定标时 Scale factor值忘记设置，可在本步骤中打开辐射定标数时设置 single scale faceor值为 0.1，若已设置，则默认值为 1 即可。1) Input Radi

4、ance Image：打开辐射定标结果数据；2) 设置输出反射率的路径，由于定标时候；3) 设置输出 FLAASH 校正文件的路径，最优状态：路径所在磁盘空间足够大；4) 中心点经纬度 Scene Center Location：自动获取；.c.5) 选择传感器类型： Landsat-8 OLI；其对应的传感器高度以及影像数据的分辨率自动读取；6) 设置研究区域的地面高程数据；7) 影像生成时的飞行过境时间：在 layer manager中的 Lc8 数据图层右键选择View Metadata，浏览 time 字段获取成像时间；注：也可以从元文件“ LC81230322013132LGN02_

5、MTL.txt ”中找到，具体名称： DATE_ACQUIRED = 2013-05-12 ； SCENE_CENTER_TIME = 02:55:26.6336980Z；8) 大气模型参数选择： Sub-Arctic Summer（根据成像时间和纬度信息选择）；9) 气溶胶模型 Aerosol Model ：Urban，气溶胶反演方法 Aerosol Retrieval：2-band（K-T ）；10) 其他参数按照默认设置即可。11) 多光谱参数设置中，K-T 反演选择默认模式： Defaults->Over-Land Retrieval standard（600:2100）波谱响应

6、函数：默认指向.Program FilesExelisENVI51classicfilt_funclandsat8_oli.sli把它重新指向： .Program FilesExelisENVI51resourcefilterfuncslandsat8_oli.sli.c.注：这是因为 ENVI5.1 版本的一个小 bug，即 Classic 中的 L8 的波谱响应函数不正确，另外一个一劳永逸的方法是：将“ ExelisENVI51resourcefilterfuncs ” 中 的 Landsat8_oli.sli 和 Landsat8_oli.hdr 两 个 文 件 拷 贝 覆 盖 ：“ .

7、ENVI51classicfilt_func ” 中的两个文件。否则 SWIR1 波段大气校正后的结果全为 0。见下图12) 高级参数设置：根据存大小设置 Tile Size（Mb ）： 100(8g 物理存 )，其他参数默认即可，详细见下图经过 FLAASH 校正的影像基本去除了空气中水汽颗粒等因子的影响，植被的波谱曲线趋于正常。3、地表比辐射率计算.c.（ 1）植被覆盖度计算计算植被覆盖度 Fv 采用的是混合像元分解法，将整景影像的地类大致分为水体、植被和建筑，具体的计算公式如下：FV = (NDVI- NDVIS) (NDVIV - NDVIS)其中， NDVI 为归一化差异植被指数，取

8、 NDVIV = 0.70 和 NDVIS = 0.00 ，且有，当某个像元的 NDVI 大于 0.70 时， FV 取值为 1；当 NDVI 小于 0.00， FV 取值为 0。利用 ENVI 主菜单 ->Basic Tools->Band Math，在公式输入栏中输入：(b1 gt 0.7)*1+(b1 lt 0.05)*0+(b1 ge 0.05 and b1 le 0.7)*(b1-0.05)/(0.7-0.05)b1:选择 NDVI 图像（ 2）地表比辐射率计算根据前人的研究，将遥感影像分为水体、城镇和自然表面3 种类型。本专题采取以下方法计算研究区地表比辐射率：水体像元

9、的比辐射率赋值为 0.995，自然表面和城镇像元的比辐射率估算则分别根据下式进行计算：surface = 0.9625 + 0.0614FV - 0.0461FV2building = 0.9589 + 0.086FV - 0.0671FV2式中，surface和building 分别代表自然表面像元和城镇像元的比辐射率。利用 ENVI 主菜单 ->Basic Tools->Band Math，在公式输入栏中输入：(b1 le 0)*0.995+(b1 gt 0 and b1 lt 0.7)*(0.9589 + 0.086*b2 - 0.0671*b2*b2)+(b1 ge0.7)

10、*(0.9625 + 0.0614*b2 - 0.0461*b2*b2)b1：NDVI 值；b2：植被覆盖度值。得到地表比辐射率数据。4、计算相同温度下黑体的辐射亮度值.c.卫星传感器接收到的热红外辐射亮度值 L 由三部分组成：大气向上辐射亮度L，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；大气向下辐射到达地面后反射的能量。卫星传感器接收到的热红外辐射亮度值的表达式可写为（辐射传输方程）：L = ·S) B(T+(1- )L · + L 这里， 为地表辐射率，体在 TS 的热辐射亮度，热红外波段的辐射亮度TS 为地表真实温度， B(T S)为普朗克定律推到得到的黑

11、为大气在热红外波段的透过率。则温度为 T 的黑体在 B(T S)为：B(T S) = L-L- ·-(1)L / ·在 NASA 官网 (/)中输入成影时间以及中心经纬度，则会提供上式中所需要的参数。本专题输入的数据是市地区 2016 年 7 月 26 日格林尼治时间时间 03：26，平均气温 32.601 ，气压 961.841 MP，相对湿度 63.689%，Landsat 8 OLI 影像，影像中心的经纬度为：30.30647 N, 106.11288E重庆属中纬度夏季天气选择基于精确信息数Landsat 8 数据，波段 10

12、得到下图参数图 :大气在热红外波段的透过率为 0.41，.c.大气向上辐射亮度L 为 5.23 W/(m2· sr， · m)大气向下辐射亮辐射亮度L 为 7.52W/(m2· sr。· m)利用 ENVI 主菜单 ->Basic Tools->Band Math，在公式输入栏中输入：（ b2-5.23-0.41*（1-b1）*7,52）/（0.41*b1）b1：60m 分辨率的地表比辐射率值；b2：表示热红外波段的辐射定标值。得到了温度为 T 的黑体在热红外波段的辐射亮度值。5、反演地表温度在获取温度为 TS 的黑体在热红外波段的辐射亮度后，根据普朗克公式的反函数，求得地表真实温度 TS：TS= K2/ln(K1/ B(T)+ 1)S对于 landsat