DB52∕T 1373-2018 极轨卫星遥感监测地表温度

ICS07.040M50DB52DB52/T1373—2018极轨卫星遥感监测地表温度landsurfacetemperature2019-05-28实施贵州省市场监督管理局发布IDB52/T1373—2018 12术语和定义 13监测方法 3附录A（资料性附录）气象卫星/多光谱通道的扫描辐射仪(NOAA/AVHRR)地表温度监测通道相关参数表 8附录B（资料性附录）地球观测系统/中分辨率成像光谱仪（EOS/MODIS）地表温度监测通道相关参数表 9附录C（资料性附录）风云三号气象卫星/中分辨率成像光谱仪（FY3A/MERSI）地表温度监测通道相关参数表 DB52/T1373—2018本标准按照GB/T1.1-2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。请注意：本标准的某些内容可能涉及专利内容，本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由贵州省机械电子产品质量监督检验院提出。本标准由贵州省质量技术监督局归口。本标准起草单位：贵州省机械电子产品质量监督检验院、遵义市产品质量检验检测院。本标准主要起草人：王海、叶鑫、郜愿愿、潘积文、彭菲菲、王玉琴、禹忠、付悦、戚婉君、谭克刚、高元淑、郑殿民。DB52/T1373—20181极轨卫星遥感监测地表温度本标准规定地表温度遥感监测的术语和定义、监测方法等。本标准适用于贵州省气象卫星/多光谱通道的扫描辐射仪(NOAA/AVHRR)、地球观测系统/中分辨率成像光谱仪（EOS/MODIS）、风云三号气象卫星/中分辨率成像光谱仪（FY3A/MERSI）卫星星载光学仪器的地表温度遥感监测。2术语和定义下列术语和定义适用于本文件。2.1极轨卫星离地面约840公里的轨道上运行，运行轨道通过地球的南北极，与太阳同步的卫星。2.2遥感监测通过航空或卫星等收集环境的电磁波信息对远离的环境目标进行监测识别环境质量状况的技术。2.3气象卫星（NOAA）是近极地、与太阳同步的卫星，高度为833km～870km，轨道倾角98.7。，成像周期12小时。2.4多光谱通道的扫描辐射仪（AVHRR）一种多光谱通道的扫描辐射仪，两条轨道可以覆盖我国大部分国土，三条轨道可完全覆盖我国全部2.5地球观测系统（EOS）由多颗卫星组成和为实行多学科（大气、海洋、陆面、生物、化学等）综合研究而建立的全球卫星观测体系。2DB52/T1373—20182.6中等分辨率成像分光仪（MODIS）一台使用可见光和红外线对地球（陆地、海洋和大气）进行一系列综合性观测的成像分光仪。2.7FY-3A卫星我国第二代极轨气象卫星“风云三号气象卫星”的第一颗卫星。2.8中分辨率成像光谱仪（MERSI）探测来自大气系统的电磁辐射，通过成像，可以实现植被、地表覆盖分类以及积雪覆盖等陆表特性全球遥感监测。2.9地表温度landsurfacetemperature地球表面的温度,包括陆地表面和海洋表面，是地表各种地物的综合温度。2.10单通道算法single-channelalgorithm针对卫星传感器上单独一个热红外波段而提出来的单波段温度反演算法。该算法以辐射传导方程为基础，结合大气和比辐射率的修正，从而得出地表温度。2.11分裂窗算法split-windowalgorithm两个不同的通道在同一个大气窗口上吸收的差异来消除大气的影响，由两通道的亮温线性运算而得。2.12归一化植被指数normalizeddifferencevegetationIndex反映土地覆盖植被状况的一种遥感指标，定义为近红外通道与可见光通道反射率之差与之和的商。2.13植被覆盖度vegetationcover单位面积内植被的垂直投影面积所占百分比。2.14大气透过率atmospherictransmissibility遥感传感器接收到的热辐射能与地表真实辐射能的比值。DB52/T1373—201832.15地表比辐射率surfaceemissivity物体与黑体之间辐射能量对比的一种度量，其定义为物体辐射与同温度下黑体辐射的比值，与物体的温度、波长、水分含量，表面粗糙度，植被的结构以及观测角度等有关。3监测方法3.1分裂窗算法和单通道算法3.1.1气象卫星/多光谱通道的扫描辐射仪(NOAA/AVHRR)、地球观测系统/中分辨率成像光谱（EOS/MODIS）卫星监测地表温度采用分裂窗算法。3.1.2风云三号气象卫星/中分辨率成像光谱仪（FY3A/MERSI）卫星监测地表温度采用单通道算法。3.2基本要求提供卫星监测的数据源。3.3分裂窗算法3.3.1分裂窗地表温度算法按（1）式计算。=A0+A1T热红外1-A2T热红外2...............................(1)TS——地表温度；T热红外1、T热红外2——热红外通道的亮度温度（AVHRR的4、5通道数据源；MODIS的31、32通道数据A0、A1、A2——算法的参数变量（分别由AVHRR、MODIS提供的通道数据源计算确定）。3.3.2AVHRRA0、A1、A2的参数确定基础计算数据来源：P1、P2为卫星可见光、近红外通道反射率，AVHRR的1、2通道。计算过程：NDVI=.....................................NDVI——归一化植被指数。P,v=...................................(3)P,v——像元的植被构成比例。地表比辐射率计算如下：DB52/T1373—20184ε——地表比辐射率；Δε——通道4、通道5的地表比辐射率差。..................................................P=1+0.15616(1—ε)ε+0.482Δεε2..................................................................................(6)M=6.26+3.98(1—ε)ε+38.33Δεε2..................................................................................(7)A0、A1、A2的参数:A0=1.274+T4(P—1)......................................A1=1+(MP)i2................................................................(9)A2=(MP)2..................................................................(10)T4——通道4的温度。基础计算数据来源：P0.940、P0.865为地表反射率，MODIS卫星第19和2波段。计算过程：2...............................α、β——常量，α=0.02、β=0.651。地表比辐射率的计算如下：εi=PvRvεiv+(1—Pv)Rsεis+dε.............................(12)................................DB52/T1373—20185..........................εi——波段i的地表比辐射率；计算得到的εi>εiv时，则取εi=εiv，εi<εis时，则取εi=εis；对于水体像元，εi=εiw(ε31=0.99683、ε32=0.992324)；εiv——植被在波段i的地表比辐射率，ε31v=0.98672、ε32v=0.98990；εis——裸土在波段i的地表比辐射率，ε31s=0.96767、ε32s=0.97790；Pv——像元的植被覆盖度；NDVI——归一化植被指数,通常贵州省NDVImin=0.79，NDVImax=0.87；Rv、Rs——植被、裸土的辐射比率，Rv=0.92762+0.07033Pv，Rs=0.99782+0.08362Pv；dε——热辐射校正。算，直接取常数ε31或ε32。)τii——卫星的热红外波段（MODIS的31、32通道值）；i(θ)——视角为θ的大气透过率，见表1；εi——波段i的地表比辐射率。A0、A1、A2的参数:32)/(D32C31—D31C32)]a32..注1：a31=-64.60363、b31=0.440817、a32=-68.72575、b32=0.473453。大气透过率与大气水汽含量之间的关系，可以通过大气辐射DB52/T1373—20186表1MODIS第31和32波段的大气透过率估计方程F表2大气透过率的温度校正函数δτ31(T)=0.08δτ31(T)=31T31<27832T32<278基础计算数据来源：P0.940、P0.865——地表反射率，MERSI卫星第18和第16波段；Lsensor——传感器接收到的热辐射亮度；Tsensor——传感器反映的亮度温度。计算过程：w——大气水汽含量（g·cm-2）的计算和MODIS相同，见公式(11)。Ψ2、Ψ3——大气水汽含量w的函数计算：Ψ1 Ψ2=-0.10768w3-0.33642w2-1.91671w+0.23652 ...........................δ=-YLsensor+Tsensor.................................(24)DB52/T1373—20187λ——有效波长,λ=11.25μm；Ts——地表温度计算：TDB52/T1373—20188（资料性附录）气象卫星/多光谱通道的扫描辐射仪(NOAA/AVHRR)地表温度监测通道相关参数表表A.1气象卫星/多光谱通道的扫描辐射仪(NOAA/AVHRR)地表温度监测通道相关参数表1245DB52/T1