基于通用分裂窗算法和Landsat-8数据的地表温度反演研究

doi:10.11873/j.issn.1004-0323.2018.2.0284

遥感技术与应用

2018, Vol. 33

Issue (2): 284-295 DOI: 10.11873/j.issn.1004-0323.2018.2.0284

模型与反演

基于通用分裂窗算法和Landsat-8数据的地表温度反演研究

李珊珊，蒋耿明

(复旦大学电磁波信息科学教育部重点实验室,上海 200433)

Land Surface Temperature Retrieval from Landsat-8 Data with the Generalized Split Window Algorithm

Li Shanshan，Jiang Gengming

(Key Laboratory of Information Science for Electromagnetic Waves，Ministry of Education，Fudan University，Shanghai 200433,China)

全文: PDF(5252 KB)

摘要：

基于通用分裂窗算法和Landsat-8数据开展地表温度(Land Surface Temperature，LST)反演研究。首先，使用MODTRAN和SeeBor V5数据库开展辐射传输模拟，建立LST与Landsat-8热红外传感器(Thermal InfraRed Sensor，TIRS)第10(10.9 μm)和11波段(12.0 μm)观测亮温、地表比辐射率(Land Surface Emissivities，LSEs)、观测角度和总可降水量(Total Precipitable Water，TPW)之间的关系。其次，对模拟数据进行分组，用多元线性回归求解算法系数，并进行敏感性分析。然后，从经过交叉辐射定标的晴空Landsat-8数据反演得到LST，其中LSEs从Landsat-8陆地成像仪(Operational Land Imager，OLI)数据估算，TPW从欧洲中尺度天气预报中心再分析数据提取。最后，用Terra卫星中分辨率成像光谱仪的LST/比辐射率产品(MOD11_L2 V5)对反演结果进行验证。该算法能够较精确地从Landsat\|8数据反演LST，主要误差源自LSEs和TPW的不确定性，对LSEs和TPW纠正前后的误差分别为-0.64±0.81 K和0.10±0.68 K。

关键词： Landsat-8数据; 辐射传输模拟实验; 地表比辐射率; 通用分裂窗算法; 地表温度反演; 交叉精度验证

Abstract: This work addresses the LST retrieval from Landsat\|8 data with the generalized split\|window algorithm.Firstly，radiative transfer modeling experiment is conducted using MODTRAN 4.0，fed with SeeBor V5 atmospheric profile database to build a data set of LST related to brightness temperatures in the bands 10 and 11 of Thermal Infrared Sensor(TIRS) on Landsat-8，Land Surface Emissivities(LSEs)，viewing zenith angle and Total Precipitable Water(TPW).Secondly，based on the modeling data set，the unknown coefficients of the generalized split-window algorithm are obtained，and the algorithm sensitivity is analyzed.Then，LSTs are derived from the inter-calibrated and clear sky Landsat\|8 data with the generalized split\|window algorithm，in which LSEs are estimated from Landsat\|8 Operational Land Imager(OLI) data，and TPWs are extracted from the European Centre for Medium-range Weather Forecasts(ECMWF) reanalysis data.Finally，the results are validated with the Moderate resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS) LST/LSE product(MOD11_L2 V5).The results show that the generalized split window algorithm developed in this work can accurately retrieve LST from the Landsat\|8 data，and the error is mainly come from the uncertainty of LSEs and TPW.Before and after correction of LSEs and TPW，the LST errors in this work are，respectively，-0.64 ±0.81 K and 0.10±0.68 K against the MOD11_L2 V5 product.

Key words: Landsat-8 data；Radiative transfer modeling experiment；Land surface emissivities；Generalized split\ window algorithm；Land surface temperature retrieval；Accuracy validation

收稿日期: 2017-03-27 出版日期: 2018-05-15

TP 75

基金资助: 国家自然科学基金项目(41271012、61331020 )。

作者简介: 李珊珊(1994-) ，女，四川蓬安人，硕士研究生，主要从事全球地表温度反演的理论和应用研究。Email:bcd163sbd@163.com。

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引用本文:

李珊珊，蒋耿明. 基于通用分裂窗算法和Landsat-8数据的地表温度反演研究[J]. 遥感技术与应用, 2018, 33(2): 284-295.

Li Shanshan，Jiang Gengming. Land Surface Temperature Retrieval from Landsat-8 Data with the Generalized Split Window Algorithm. Remote Sensing Technology and Application, 2018, 33(2): 284-295.

链接本文:

http://www.rsta.ac.cn/CN/10.11873/j.issn.1004-0323.2018.2.0284 或 http://www.rsta.ac.cn/CN/Y2018/V33/I2/284

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