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基于TM影像天山北坡地表反照率反演方法的研究

表观反射率

表观反射率遥感反射率的定义:地物表面反射能量与到达地物表面的入射能量的比值。遥感表观反射率的定义:地物表面反射能量与近地表太阳入射能量的比值。大气校正就是将辐射亮度或者表观反射率转换为地表实际反射率，目的是消除大气散射、吸收、反射引起的误差。 1、反射率:是指任何物体表面反射阳光的能力。这种反射能力通常用百分数来表示。比如说某物体的反射率是45%，这意思是说，此物体表面所接受到的太阳辐射中，有45%被反射了出去.英文表示:Reflectance 2、地表反射率:地面反射辐射量与入射辐射量之比，表征地面对太阳辐射的吸收和反射能力。反射率越大，地面吸收太阳辐射越少;反射率越小，地面吸收太阳辐射越多，表示:surface albedo 3、表观反射率:表观反射率就是指大气层顶的反射率,辐射定标的结果之一，大气层顶表观反射率，简称表观反射率，又称视反射率。英文表示为:apparent reflectance (=地表反射率+大气反射率。所以需要大气校正为地表反射率)。 “6S”模型输入的是表观反射率而MODTRAN模型要求输入的是辐射亮“5S”和度。 4、行星反射率:从文献“一种实用大气校正方法及其在,,影像中的应用”中看到“卫星所观测的行星反射率(未经大气校正的反射率)”;在“基于地面耦合的TM 影像的大气校正-以珠江口为例”一文有“该文应用1998年的LANDSAT5 TM影像,对原始数据进行定标、辐射校正,求得地物的行星反射率”。因此行星反射率就是表观反射率。英文表示:planetary albedo

5、反照率:反照率是指地表在太阳辐射的影响下，反射辐射通量与入射辐射通量的比值。它是反演很多地表参数的重要变量，反映了地表对太阳辐射的吸收能力。英文表示:albedo 它与反射率的概念是有区别的:反射率(reflectance)是指某一波段向一定方向的反射，因而反照率是反射率在所有方向上的积分;反射率是波长的函数，不同波长反射率不一样，反照率是对全波长而言的。反照率的定义是地物全波段的反射比,反射率为各个波段的反射系数。因此,反照率为地物波长从0 到?的反射比。 6. 地表比辐射率(Surface Emissivity)，又称发射率，指在同一温度下地表发射的辐射量与一黑体发射的辐射量的比值，与地表组成成分，地表粗糙度，波长等因素有关。比辐射率的直接测量。理论上,比辐射率的测定有两种途径,一种是比色法,这种方法目前只能使用在被测物的温度大于50 ?的场合。因为信噪比太小, 不适合常温地球表面的测量。然而,随着传感器技术的发展,如果能测量零度以下物体的话,这种比色法似可取得突破性的发展; 另一种是亮度法。也是目前人们所采用的办法。在实验室里,利用封闭式黑体筒可以成功地测量地物的比辐射率。也可以利用主动和被动相结合的方法测量比辐射率,这种方法已在实验室里取得成功。利用二氧化碳激光,可以远距离测量地物的比辐射率,目前,已经开始把这一技术向航空和航天遥感扩展,它的可行性已经得到证实,其目标是对区域范围的地物比辐射率进行直接测定。我们深信这种高技术的实现已为期不远了。这种比辐射率的直接测定,不仅可以直接获得比辐射率区域分布,而且可以获得比辐射率的多角度以及地物性质的有关信息。这种研究思路的实现,对定量热红外遥感的推动作用是巨大的。

基于单窗算法反演地表温度的ENVI操作教程

单窗算法反演地表温度教程 1.1 算法原理 1.1.1 单窗算法单窗算法(M Ｗ算法)是覃志豪于2001年提出的针对ＴM 数据只有一个热红外波段的地面温度反演算法。经过众多学者验证,单窗算法具有很高的反演精度，且同样适用于ＥTM ＋和land ｓat 8数据。公式如下: 式中,LS Ｔ为地表温度（Ｋ),T ｓｅns ｏr 是传感器上的亮度温度（K)，T a 是大气平均温度(K ）;a 、b 为参考系数，当地表温度为0-７0℃时,a = -６７.3５５351，ｂ = ０.４５860６；C 、D 为中间变量,计算公式为：式中，为地表比辐射率,为地面到传感器的大气总透射率。因此单窗算法反演地表温度的关键是计算得到亮度温度T senso 、地表比辐射率、大气透射率和大气平均作用温度Ｔa 。 1.1.2 参数计算 1.1. 2.1 辐射亮温计算利用Pla ｎck 公式将图像像元对应传感器辐射强度值转换为对应的亮度温度值。公式如下 6666666666/)))1(()1((C T D T D C D C b D C a T a sensor s -++--+-- =

式中，T senso 为亮度温度值;λL 影像预处理后得到的光谱辐射值,单位为 )/(2m sr m w μ??，K １、Ｋ2为常量,可由数据头文件获取。计算图像辐射亮温之前，需采用辐射定标参数将像元灰度值DN 转换为热辐射强度值,公式如下：式中,ＭL 为增益参数,A Ｌ为偏移参数，该参数可直接在影像通文件数据中获取，且ＥＮV Ｉ软件中已经集成,不需要自己在查找。 1.1. 2.2 地表比辐射率计算根据覃志豪针对TM 影像提出的混合像元分解法来确定区域地表福辐射率。对于城市区域，我们简单的将其分为水体、自然表面和建筑表面三种,因此针对混合像元尺度上的地表比辐射率通过下式来估算：式中,为混合像元的地表比辐射率；P V 为植被覆盖率；R Ｖ为植被的温度比率;R M 为建筑表面的温度比率; V 表示植被法地表比辐射率,ｍ表示建筑表面的地表比辐射率;d 表示辐射校正项。根据覃志豪经验公式， V ＝０.986;m =0.97２。

地表反照率

收稿日期:2004207225;修订日期:2004208228 基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(“973”项目)(G 2000077908)资助。作者简介:王介民(1937-),男,研究员,博士生导师,主要从事大气科学与遥感应用研究。关于地表反照率遥感反演的几个问题王介民1,高　峰1,2 (11中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,甘肃兰州　730000;21中国科学院资源环境科学信息中心,甘肃兰州　730000)) 摘要:分析了地表反照率对陆面辐射能收支以及区域和全球气候的影响,强调了地表反照率是遥感反演陆面参数时的第一重要参数,地表反照率或多波段遥感中不同谱段的地表反射率的准确反演常常是准确估算其它陆面参数如植被和土地利用土地覆盖等状况的先决条件。在对当前关于反照率的概念及容易混淆的术语进行阐述和说明的基础上,简述了遥感反演地表反照率的步骤和主要难点的解决方法,进而对常用陆面过程模式计算地表反照率的过程作了分析,并将其结果与M OD IS 有关产品进行了比较,强调了遥感与陆面过程模式和气候模式的结合。关　键　词:地表反照率;二向反射分布函数;地面能量收支;陆面过程模式;遥感中图分类号:T P 79 文献标识码:A 文章编号:100420323(2004)0520295206 1　引　言反照率似乎是一个教科书上早已讲述过的基本概念,然而在卫星遥感日新月异地发展和广泛应用的今天,却时时出现许多混淆和困惑。地表反照率的遥感反演,经过多年的实验研究已经有了一些成熟的算法,但其精确估算依然存在诸多困难。概念上,反照率(albedo )是对某表面而言的总的反射辐射通量与入射辐射通量之比。一般应用中,指的是一个宽带,如太阳光谱段(～013-410Λm )。对多波段遥感的某个谱段而言,称为谱反照率(sp ectral albedo )。这都是指向整个半球的反射。对某波段向一定方向的反射,则称为反射率(reflectance )。以下是关于地表反照率(反射率)的几个问题的讨论。 2　为什么把地表反照率称为遥感反演中的第一重要参数? 狭义上说,地表反照率或多波段遥感中不同谱段的地表反射率的准确反演,常常是准确估算其它陆面参数如植被和土地利用土地覆盖等状况的先决条件。以下关于地表反照率反演方法的介绍中对此还会有进一步说明。其实,地表反照率的重要性远不止此。从影响局地乃至全球气候的陆面过程分析,地表反照率是对陆面辐射能收支影响最大的一个参数。地面吸收的净辐射能(R n )可以表示为:　 R n =R S ↓(1-Α)+(R L ↓-ΕΡT 4 s ) (1) 其中:R S ↓为太阳总辐射,与当地的经纬度、时间以及天空云状况等有关。Α为地表反射率,是太阳谱段的地表反射率的积分。R L ↓为大气向下的长波辐射,是大气温湿廓线和云状况的函数。ΡT 4s 为地面向上的长波辐射,其中Ε为地表比辐射率,Ρ为斯忒藩-波尔兹曼常数,T s 为地表温度。 (1)式右边第一项是短波净辐射(R nS ),第二项是长波净辐射(R nL )。为了解各有关量的大小,图1给出一个有代表性的实例。这是高原地区短草地上夏季一个晴天(下午略有云)的日变化观测。由图1可见,由于大气和地表的温度差异相对较小,大气向下的长波辐射和地面向上的长波辐射(R L ↓=ΕΡT 4 s )量值接近。长波净辐射总的来说是一个小量(绝对值不大于短波净辐射的1 5)。地面所吸收的净辐射主要由短波净辐射R S ↓?(1-Α )提供。很明显,地表反照率的影响是第一重要的。对这块草地,白天的绝大多数时段,Α≈0115,即净辐射大第19卷　第5期2004年10月遥　感　技　术　与　应　用 REMO TE SEN SI N G TECHNOLO GY AND A PPL ICA T I O N V ol .19　N o .5O ct .2004

地表温度反演

目录一：单窗算法 (3) 1.1实验原理 (3) 1.1.1TM/ETM波段的热辐射传导方程： (3) 1.1.2化简后最终的单窗体算法模型为： (3) 1.1.3大气平均作用温度Ta的近似估计 (3) 1.1.4大气透射率t6的估计 (3) 1.1.5地表比辐射率的估计 (4) 1.1.6像元亮度温度计算 (4) 1.1.7遥感器接收的辐射强度计算 (4) 1.2操作步骤 (5) 1.2.1研究区示意图 (5) 1.3实验结果 (7) 1.3.1灰度图像 (7) 1.3.2密度分割后图像 (7) 二：单通道算法 (8) 2.1实验原理 (8) 2.1.1单通道算法模型为： (8) 2.1.2大气平均作用温度Ta的近似估计 (8) 2.1.3大气透射率t6的估计 (8) 2.1.5像元亮度温度计算 (8) 2.1.6遥感器接收的辐射强度计算 (9) 2.2操作步骤 (9) 研究区示意图 (9) 2.2.1计算L6 (10) 2.2.2T6e6的求算 (10) 2.2.3计算R (10) 2.2.4计算t (10) 2.3实验结果 (11) 2.3.1温度反演灰度图像 (11) 2.3.2密度分割后的图像 (11) 三：辐射方程 (12) 3.1实验过程 (12) 3.1.1数据准备 (12) 3.1.2地表比辐射率的估计 (12) 3.1.3计算同温度下黑体的辐射亮度值 (12) 3.1.4反演地表温度 (13) 3.2温度反演结果 (13)

一：单窗算法 1.1实验原理 1.1.1TM/ETM波段的热辐射传导方程： B6(T6)=t6(q)[ ε6B6(Ts)+(1-ε6)I6~]+I6_ Ts是地表温度； T6是TM6的亮度温度； t6是大气透射率； ε6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。 1.1.2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+D]T6-DTa}/C 式中 C6=τ6ε6(ε6为比辐射率，τ6为透射率） D6=(1-τ6)[1+t6(1-ε6)] a =-67.355351，b=0.458606 1.1.3大气平均作用温度Ta的近似估计温度换算：T＝t＋273.15 本图为9月份拍摄，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 1.1.4大气透射率τ6的估计 τ6=0.974290-0.08007w，0.4≤w≤1.6。 w为水分含量，单位(g/cm2)，这里，取w=1.0，计算得到τ6=0.89422

基于劈窗算法的青岛地区地表温度反演研究

龙源期刊网 https://www.docsj.com/doc/515297630.html, 基于劈窗算法的青岛地区地表温度反演研究作者：孙乐乐金宝轩来源：《安徽农学通报》2017年第23期摘要：地表温度对于地球资源环境监测的意义十分重要，在农业、环境生态相关领域研究以及地表分析研究中都是重要的参数指标。气象测量难以大面积提供面状地温数据，而遥感监测成本低、时相性好、可提供面状数据等特点使其在地表温度监测中具有独特优势。该研究根据Landsat-8遥感数据，通过调整地表比辐射率估算方法后的劈窗地表温度反演算法实现了青岛地区地表温度的反演。并对结果与青岛市气象局网站提供的气象数据进行对比验证，反演结果总体符合实际情况，为沿海城市热能空间分布研究和城区规划提供参考依据。关键词：地表温度；劈窗算法；Landsat-8 中图分类号 S511 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）23-0012-3 Abstract： As the key factor in the study of environment， ecology and land， land surface temperature（LST） plays a vital role in resource and environment monitoring. Comparing with traditional ground meteorological monitoring， remote sensing has more advantages in LST retrieving for it’s spatial continuity and lower cost. With the Landsat-8 data， we adjust the calculation of land emissivity and apply it to retrieve the LSD by a Split-Window algorithm. The analysis result evaluates the effectiveness of the Split-Window algorithm in peninsula regions and the result can provide a reference for the study of urban heat distribution and urban planning. Key words： Land surface temperature；Split-window algorithm；Landsat-8 地表温度LST（Land Surface Temperature）是地球资源环境监测评价中的一项重要指标，它直观反映了区域热能分布，对环境、生态相关领域研究以及地表分析研究都有重要意义。目前，部分学者已进行了相关研究并提出了基于遥感热红外波段的地表温度反演算法，按照所用波段的数量总体上分为单窗算法[1-3]与劈窗算法[4-6]2种。其中，覃志豪单窗算法[1]、Offer Rozenstein劈窗算法[6]是较为代表性的地表温度反演算法。劈窗算法早期多基于MODIS、NOAA/AVHRR等具有2个热红外波段的影像数据实现，其中MODIS数据在地表温度反演中效果较为理想，但由于其分辨率较低的缺陷使得其只能应用于大范围地区的地表温度反演。中小区域的地表温度反演多采用单通道遥感影像进行单窗算法地表温度反演[2，4]。 Landsat-8卫星于2013年发射升空，其携带OLI和TIRS 2个传感器。其中OLI （Operational Land Image）是陆地成像仪，TIRS（Thermal Infrared Sensor）是热红外传感器。TIRS传感器具有2个热红外波段10、11波段，其分辨率为100m，并且其两个热红外波段的波宽及中心波长与MODIS数据相近。因此Landsat-8数据在进行利用劈窗算法进行地表温度反演具有独特优势。本文利用Landsat-8数据基于劈窗算法对青岛地区地表温度进行反演，并结合气象数据对于结果进行评价分析。

地表反射率,温度,植被指数

地表反射率、温度、植被指数、几何精纠正和Landsat影像

Basic Tools|Band Math，在Band Math对话框中输入公式，公式中的ｂ３和ｂ４分别选取第3和第4波段的地表反射率。然后导出结果。二、地表温度反演 1、计算辐射亮度。加载htm影像，根据头文件中的数据，得到1、2波段的辐射亮度的计算公式0.067086617777667001*b1+(-0.067086617777667001)和0.037204722719868001*b2+(3.1627953249638470)，步骤同上，得出辐射量度的计算结果。 2、辐射反演。利用公式T=k2/ln(k1/Lλ+1)算地物的辐射反演，其中T为开尔温度；查找参数值：k1=666.09; k2=1282.71;Lλ分别利用步骤1中的波段1和波段2的辐射量度。 3、统计反演后的地物的温度值，并比较其差异。打开反演后的温度影像，右击影像选择ROI Tool，统计各种地物值的最大值，最小值，均值，标准差，将其统计到Excel中，比较其差异。结果与分析一、DNVI建模【地表反射率】

第3波段第4波段【DNVI】【3、4波段表观反射率和地表反射率的线性关系】

【表观反射率和地表反射率的线性关系数学表达式】波段关系式波段关系式 1波段y=0.8933*x+0.0473 4波段y=0.9401*x+0.0065 2波段y=0.8801*x+0.0242 5波段y=0.9399*x+0.001 3波段y=0.9161*x+0.0143 7波段y=0.9584*x+0.0004 【部分地物的DNVI值】地物DNVI值min max mean stdev Reservior 0.057713 0.338587 0.145087 0.038598 Snow -0.12395 0.152669 0.025088 0.031572 Bare Land 0.105628 0.374843 0.192701 0.043621 Urban -0.356923 0.038094 -0.273288 0.045284 Plant 0.333387 0.786695 0.656094 0.081619 Desert 0.071897 0.155663 0.100783 0.014291 River 0.043469 0.429917 0.127503 0.08131 【结果与分析】：通过对提取地物的DNVI值的可以发现，绿色的DNVI值比较高，原因是绿色植物叶绿素引起的红光吸收和叶肉组织引起的近红外光反射使得植被在近红外波段和红光波段有很大的差异；水体和

地表反射率的计算

地表覆盖反射率的计算(6s软件的应用) 9月23日首先在envi软件中打开已经处理好的真彩色影像（TM543波段），我的影像因为没有居中，所以首先进行了裁剪，让影像满幅居中再操作。 1、打开遥感影像，并裁减居中：先打开7个波段影像，，选中543，。合成，，，在弹出的对话框中点，按住ctrl再选中这3项，点ok，命名为。打开矢量边界，，，选中。建立掩膜，，，，，，重命名为，点，形成掩膜文件。再应用掩膜，选文件，点，选，，，重命名为，形成影像

。所以接下来对背景进行裁剪，，，选，，，选，，，，，重命名为，形成影像。 2、让#1和Scroll中的红方框大致居中，在#1中任意位置双击弹出“光标位置评估”，或者右键找出也可。

（可是我不太清楚调出这个的目的？） 3、寻找我们应用的黄石市遥感影像中头文件为MTL.txt的文件，以写字板的形式打开，方便查看遥感影像的具体信息。找到影像获取的时间即“DATE _ACQUIRED”，这个原始的影像获取时间才是我们需要的，不要被其他的信息误导。因为6s识别不了具体的时分秒，所以我们需要将具体时间换算成小时，即此处的02:26:32应转换成2.43小时。 4、打开中的,

我们在运行6s的一切操作，都是按着这个步骤来的，但是期间会出现一些专业术语的特定要求，所以我们需要打开另外的文件，书名如下：打开到35页，IGEOM，从对应上我们找到TM影像，即Landset对应的数字为7，接下来，我们运行6s软件。打开中的，

Geometrical conditions (几何条件) igeom [0-7]:7(因为IGEOM，从对应上我们找到TM影像，即Landset对应的数字为7); 输好后只按一次enter键； 4、接下来输入时间：

地表温度反演

《地表温度反演》实验报告院系：资源与环境科学学院专业及班级：地信08-1 学号：20081207019 姓名：李荣立指导教师：丁建丽 2011年12月

地表温度反演单通道算法

1、单通道算法模型为： Ts=r*[(y1*L6+y2)/e6+y3]+t 2、大气平均作用温度Ta的近似估计温度换算：T＝t＋273.15 本图为7月份拍摄，对于中纬度夏季平均大气Ta=16.0110+0.92621T0 取乌鲁木齐市平均气温为25摄氏度时Ta = 312.15753 3、大气透射率t6的估计 t6=0.974290-0.08007w，0.4≤w≤1.6。 w为水分含量，单位(g/cm2)，这里，取w=1.0，计算得到t6=0.89422 4、地表比辐射率的估计典型地表类型的比辐射率 ew=0.995 ev=0.986 em=0.970 Pv=[(NDVI- NDVIs)/(NDVIv- NDVIs)]2 NDVI 为归一化植被指数, 取NDVIv=0.70 和NDVIs=0（分别取自5%及95%数据） e surface=0.9625+0.0614Pv-0.0461Pv^2 5、像元亮度温度计算 T6=K2/ln(1+K1/L6) 其中：K1=607.76，K2=1260.56（覃志豪，用陆地卫星TM6数据演算地表温度的单窗算法）； L6为遥感器接收的辐射强度。 6、遥感器接收的辐射强度计算 L6=(15.303-1.238)*b1/255.0+1.238 （覃志豪，用陆地卫星TM6数据演算地表温度的单窗算法）；b1为第六波段像元灰度值（DN值）。 LMAX_BAND6 = 15.303 LMIN_BAND6 = 1.238 单通道算法模型表达式中, Ts是陆地表面温度, L6是卫星高度上遥感传感器测得的辐射强度(W·m- 2·sr- 1·m- 1),e6是地表发射率; r, t,y1,y2,y3是中间变量, 分别由以下公式计算: R=1/[(c2*L6/T6^2)*(λ^4*L6/c1+1/λ)] y1=0.14714w^2- 0.15583w+1.1234=1.11471 y2=-1.1836w^2- 0.37607w- 0.52894=0.27859 y3=-0.04554w^2+1.8719w- 0.39071=1.43565 t=T6-r*L6 其中, C1和C2是Plank 函数的常量, C1=1.19104×10^8 W·μm4·m- 2·sr- 1, C2=14387.7 μm·K; T6是卫星高度上传感器所探测到的像元亮度温度, 单位为K; λ

地表反射率反演

MODIS 反照率反演算法 1 基本概念 1地表反射率(albedo)指地表向各个方向反射的全部光通量与总入射光通量的比。 2 辐射亮度指面辐射源上某点在一定方向上的辐射强弱的物理量 3 BRDF （二向反射率）理想光滑表面的反射是镜面反射，理想粗糙表面的反射是漫反射（朗伯反射），而自然地表往往既不满足镜面反射也不满足漫反射的条件。二向反射的概念是指物体表面反射光线的能力与入射和反射光线的方向有关，二向性反射分布函数（Bidirectional Reflectance Distribution Function, BRDF ）定义如下：它是光线入射方向、反射方向和波长的函数，是基于微分面元和微分立体角定义的。 2 反照率反演算法流程 2.1核驱动模型和反演核驱动的线性BDRF 模型，是用核的线性组合来拟合地表的二向反射特征。简单地说，可以用下面的公式表示： ),,,(∧φ?θR =),,()(k φ?θk k k f ∧∑ 其中 , R 为二向反射; K k 为各类核 , f K 为相应各个核所占的比例(权重),θ为太阳入射天顶角,?为观测天顶角,φ为相对方位角;Λ为波段宽。拟合观测数据()∧ρ，通过最小二乘法，反演拟合观测数据的最优的k f ，也就是说，已知l l φ?θ,,l 角度的反射观测()∧ρ，最小化得到，各个核的权重k f 其中，d 为自由度，也就是观测样本数减去核系数k f 的个数；()∧l w 为第l 个观 (,;,;)(,;,;)(,;,;) r i i r r r i i r r i i i r r dL f dE θφθφλθφθφλθφθφλ=

地表反射率计算

黄石市地表反射率计算一、数据预处理 1、打开：用ENVI5.1将黄石市2000年遥感影像数据的3,、4、5波段打开（1）用鼠标左键双击ENVI5.1图标，打开ENVI5.1程序；（2）打开黄石市2000年遥感影像数据的3,、4、5波段。 File→Open Image File→选择黄石市2000年遥感影像数据的3、4、5波段→打开。 2、合成：对黄石市2000年遥感影像数据的 3、 4、5波段进行合成。 Basic Tools→Layer Stacking→Import File→选择黄石市2000年遥感影像数据的3、4、5波段→Ok→Choose→命名（2000_band543_hecheng）→

打开→Ok 3、裁剪：用黄石市边界矢量数据裁剪合成后的2000黄石市遥感影像。（1）打开合成后的黄石市2000年遥感影像数据的3、 4、5波段； File→Open Image File→选图（2000_band543_hecheng）→打开→Ok （2）打开黄石市边界矢量数据； Vector→Open Vector File→选图（黄石市边界范围.evf)→打开

备注：建立掩膜时一定要将2000_band543_hecheng和黄石市矢量边界的影像打开。（3）以黄石市边界矢量数据建立掩膜； Basic Tools→Masking→Bulid Mask→Display #1→Options →Import EVFS→选图（111）→Ok→Choose→命名（2000_band543_hecheng_yanmo)→打开→Apply （4）应用掩膜； Basic Tools→Masking→Apply Mask→2000_band543_hecheng→ Select Mask Bang→2000_band543_hecheng_yanmo→Ok→Ok→Choose→命名（2000_band543_hecheng_clip)→打开→Ok

基于单窗算法反演地表温度的ENVI操作教程(word文档良心出品)

单窗算法反演地表温度教程 1.1算法原理 1.1.1单窗算法单窗算法(MW算法)是覃志豪于2001年提出的针对TM数据只有一个热红外波段的地面温度反演算法。经过众多学者验证，单窗算法具有很高的反演精度，且同样适用于ETM+和Iandsat 8数据。公式如下： T s (a6(1C6 D6)(b6(1C6 D6 )C6 D6)T s ensor D6T a)/C6 式中，LST为地表温度(K)，T sensor是传感器上的亮度温度(K)，T a 是大气平均温度(K); a、b为参考系数，当地表温度为0-70C时，a =-67.355351, b = 0.458606 C、D为中间变量，计算公式为： C = ez D = (l- r)[l-F (1- r)r] 式中，&为地表比辐射率，＜为地面到传感器的大气总透射率。因此单窗算法反演地表温度的关键是计算得到亮度温度T senso、地表比辐射率匚、大气透射率?和大气平均作用温度T a。 1.1.2参数计算1.1. 2.1辐射亮温计算利用Planek公式将图像像元对应传感器辐射强度值转换为对应的亮度温度值。公式如下

￡ hid + 41) 式中，T senso为亮度温度值；L影像预处理后得到的光谱辐射值, 2 单位为w/(m sr m)，K1、K2为常量，可由数据头文件获取。计算图像辐射亮温之前，需采用辐射定标参数将像元灰度值DN 转换为热辐射强度值，公式如下：厶I二x DN十虫丄式中，M L为增益参数，A L为偏移参数，该参数可直接在影像通文件数据中获取，且ENVI软件中已经集成，不需要自己在查找。 1.1. 2.2地表比辐射率计算根据覃志豪针对TM影像提出的混合像元分解法来确定区域地表福辐射率。对于城市区域，我们简单的将其分为水体、自然表面和建筑表面三种，因此针对混合像元尺度上的地表比辐射率通过下式来估算： €= PR ￡+Q —F)/? e +/ r r v% r 7mm

表观反射率(反射率、反照率)的计算

表观反射率（反射率、反照率）的计算第一步、分别计算各个波段每个像元的辐射亮度L 值： L=Gain*DN+Bias 或者 m in m in m in m ax m in m ax )(*L QCAL QCAL QCAL QCAL L L L +---= 式中，QcaL 为某一像元的DN 值，即QCAL=DN 。 QCALmax 为像元可以取的最大值255。QCALmin 为像元可以取的最小值。如果卫星数据来自LPGS(The level 1 product generation system)，则QCAL=1(Landsat-7数据属于此类型)。如果卫星数据来自美国的NLAPS ( National Landsat Archive Production System )，则QCALmin=0 (Ldsat-5的TM 数据属于此类型)。根据以上情况，对于Landsat-7来说，可以改写为(QCALmin=1)： m in m in m ax )1(*254 L DN L L L +--= 对于Landsat-5来说，可以改写为(QCALmin=0)： m in m in m ax *255 L DN L L L +-= 表1 Iandsa-7 ETM+各个反射波段的Lmax 和Lmin 值 Table1The values of Lmmax and Lmin for reflecting bands of Landsat-7 ETM+(W ˙m-2-sr-1˙μm-1) 波段 Band 2000年7月1日之前 2000年7月1日之后低Gain 高Gain 低Gain 高Gain Lmin Lmax Lmin Lmax Lmin Lmax Lmin Lmax 1 -6.2 297.5 -6.2 194.3 -6.2 293.7 -6.2 191.6 2 -6.0 303.4 -6.0 202.4 -6.4 300.9 -6.4 196.5 3 -4.5 235.5 -4.5 158.6 -5.0 234.4 -5.0 152.9 4 -4.5 235.5 -4.5 157.5 -5.1 241.1 -5.1 157.4 5 -1.0 47.7 -1.0 31.76 -1.0 47.57 -1.0 31.06 7 -0.35 16.6 -0.35 10.932 -0.35 16.54 -0.35 10.8 表2 Landsat-5 TM 各反射波段的Lmax 和Lmin 值 Table 2 The values of Lmax and Lmin for reflecting bands of Landsat-5 TM (W ˙m-2-sr-1˙μm-1) 波段 Band 1984/03/01至2003/05/04 2003/05/04之后 Lmin Lmax Lmin Lmax 1 -1.52 152.10 -1.52 193.0 2 -2.84 296.81 -2.84 365.0 3 -1.17 204.30 -1.17 264.0 4 -1.51 206.20 -1.51 221.0 5 -0.37 27.19 -0.37 30.2

反照率表观测规范

“黑河综合遥感联合试验”中游试验简明观测规范反照率表观测规范一、准备工作反照率观测需要准备一下物品：短波表、电压表、记录表、铅笔、橡皮、卷尺、GPS（如果没有其它组定位）、水准棒、电子表或者手表、三角架、自制横杆（带固定螺丝）、马扎、整理箱。二、仪器架设 1.打开三角架，初步固定，连接横杆各部分，固定到三角架上。 2.将探头安装到横杆的顶端（指向太阳），小心谨慎，防止探头脱手，不要接触探头玻璃部分。 3.连接数据线，可以将数据线缠绕横杆几圈，注意数据线连接电压表部分不可以短路。 4.利用探头上的水平水柱或者水平棒调整探头水平。 5.为下垫面拍摄相片1-2张，并记录照片号。三、操作流程 1.按以上步骤架设好仪器。 2.连接数据线，用护套鳄鱼夹连接数据线保证完全接触。电压表的黑色表笔插入COM口，另一端接数据线蓝色电线，红色表笔插入V/Ω口，另一端接数据线红色电线。 3.用卷尺测量探头距地面高度（如有植被，还需测量探头距冠层高度），尽量控制探头距冠层高度为1米，以探头向上时上表面（不包括玻璃罩部分）为准。 4.记录测量日期、样地号、测量人、记录人、短波表编号和天气状况等相关信息。 5.按要求记录电压表读数。单表与双表测量说明： 1.观测分分为单表测量与双表测量，对应不同的记录表。 2.单表测量法在进行观测时需要先后测量向上与向下两个方向，两次观测时间间隔越短越好。转换方向时需要人工使用转杆改变方向，之后重复3－6步骤。 3.双表测量时注意是测量两次探头高度。四、注意事项为了防止仪器设备损坏，杜绝不规范操作，获得高精度的观测数据，请牢记以下注意事项：1.三角架必须安置稳当，不要用力拉扯连接探头和电压表的数据线，注意试验人员不要跨数据线行走而绊到数据线，防止三角架倒下损坏探头。 2.探头方向应指向太阳。 3.测量人员衣物尽量为深色。 4.注意数据线连接电压表部分不可以短路，防止烧坏探头，连接电压表时要完全接触，否则读数不稳定。 5.不要随意改变电压表的设置，不可以反接数据线，按步骤进行读数和记录的操作，防止误操作损坏探头和电压表（万用表或电压表设置为mv即可）。 6.不要用手直接接触探头的玻璃罩部分。 7.观测时间最好在上午10点到下午5点之间。 8.在太阳辐射相对稳定的时刻观测，读数变化太快时不宜观测。 9.观测时以探头的高度×8的半径范围内尽量不要有人或者其它物品的干扰。 10.尽量保持地表的原始状态，架设仪器时尽量减少对地表的破坏。 11.将电压表设置在离探头尽可能远的地方，减小读数时对探头造成的影响。 12.注意探头必须保持水平。 13.观测完毕后将仪器整理好装入整理箱内，注意清点所有物品，防止丢失。 14.每天晚上必须及时将数据录入电脑，分析数据。

地表温度反演单窗算法

一：单窗算法 1、TM/ETM波段的热辐射传导方程： B6(T6)=t6(q)[e6B6(Ts)+(1-e6)I6~]+I6_ 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。 2、化简后最终的单窗体算法模型为： Ts={a(1-C-D)+[b(1-C+D)+C+D]T6-DTa}/C 式中 C6=t6e6(e6为比辐射率，t6为透射率） D6=(1-t6)[1+t6(1-e6)] a =-67.355351，b=0.458606 3、大气平均作用温度Ta的近似估计温度换算：T＝t＋273.15 本图为7月份拍摄，对于中纬度夏季平均大气Ta=16.0110+0.92621T0 取乌鲁木齐市平均气温为25摄氏度时Ta = 312.15753 4、大气透射率t6的估计 t6=0.974290-0.08007w，0.4≤w≤1.6。 w为水分含量，单位(g/cm2)，这里，取w=1.0，计算得到t6=0.89422 5、地表比辐射率的估计典型地表类型的比辐射率 ew=0.995 ev=0.986 em=0.970 Pv=[(NDVI- NDVIs)/(NDVIv- NDVIs)]2 NDVI 为归一化植被指数, 取NDVIv=0.70 和NDVIs=0（分别取自5%及95%数据） e surface=0.9625+0.0614Pv-0.0461Pv^2 6、像元亮度温度计算 T6=K2/ln(1+K1/L6) 其中：K1=607.76，K2=1260.56（覃志豪，用陆地卫星TM6数据演算地表温度的单窗算法）； L6为遥感器接收的辐射强度。 7、遥感器接收的辐射强度计算 L6=(15.303-1.238)*b1/255.0+1.238 （覃志豪，用陆地卫星TM6数据演算地表温度的单窗算法）；b1为第六波段像元灰度值（DN值）。 LMAX_BAND6 = 15.303 LMIN_BAND6 = 1.238

各种反射率

遥感反射率的定义：地物表面反射能量与到达地物表面的入射能量的比值。遥感表观反射率的定义：地物表面反射能量与近地表太阳入射能量的比值。大气校正就是将辐射亮度或者表观反射率转换为地表实际反射率，目的是消除大气散射、吸收、反射引起的误差。 1、反射率：是指任何物体表面反射阳光的能力。这种反射能力通常用百分数来表示。比如说某物体的反射率是45%，这意思是说，此物体表面所接受到的太阳辐射中，有45%被反射了出去.英文表示：Reflectance 2、地表反射率：地面反射辐射量与入射辐射量之比，表征地面对太阳辐射的吸收和反射能力。反射率越大，地面吸收太阳辐射越少；反射率越小，地面吸收太阳辐射越多，表示：surface albedo 3、表观反射率：表观反射率就是指大气层顶的反射率,辐射定标的结果之一，大气层顶表观反射率，简称表观反射率，又称视反射率。英文表示为：apparent reflectance （=地表反射率+大气反射率。所以需要大气校正为地表反射率）。“5S”和“6S”模型输入的是表观反射率而MODTRAN模型要求输入的是辐射亮度。 4、行星反射率：从文献“一种实用大气校正方法及其在ＴＭ影像中的应用”中看到“卫星所观测的行星反射率（未经大气校正的反射率）”；在“基于地面耦合的TM影像的大气校正-以珠江口为例”一文有“该文应用1998年的LANDSAT5 TM影像,对原始数据进行定标、辐射校正,求得地物的行星反射率”。因此行星反射率就是表观反射率。英文表示：planetary albedo 5、反照率：反照率是指地表在太阳辐射的影响下，反射辐射通量与入射辐射通量的比值。它是反演很多地表参数的重要变量，反映了地表对太阳辐射的吸收能力。英文表示：albedo 它与反射率的概念是有区别的：反射率（reflectance)是指某一波段向一定方向的反射，因而反照率是反射率在所有方向上的积分；反射率是波长的函数，不同波长反射率不一样，反照率是对全波长而言的。反照率的定义是地物全波段的反射比,反射率为各个波段的反射系数。因此,反照率为地物波长从0 到∞的反射比。 6. 地表比辐射率(Surface Emissivity)，又称发射率，指在同一温度下地表发射的辐射量与一黑体发射的辐射量的比值，与地表组成成分，地表粗糙度，波长等因素有关。比辐射率的直接测量。理论上,比辐射率的测定有两种途径,一种是比色法,这种方法目前只能使用在被测物的温度大于50o C的场合。因为信噪比太小,不适合常温地球表面的测量。然而,随着传感器技术的发展,如果能测量零度以下物体的话,这种比色法似可取得突破性的发展; 另一种是亮度法。也是目前人们所采用的办法。在实验室里,利用封闭式黑体筒可以成功地测量地物的比辐射率。也可以利用主动和被动相结合的方法测量比辐射率,这种方法已在实验室里取得成功。利用二氧化碳激光,可以远距离测量地物的比辐射率,目前,已经开始把这一技术向航空和航天遥感扩展,它的可行性已经得到证实,其目标是对区域范围的地物比辐射率进行直接测定。我们深信这种高技术的实现已为期不远了。这种比辐射率的直接测定,不仅可以直接获得比辐射率区域分布,而且可以获得比辐射率的多角度以及地物性质的有关信息。这种研究思路的实现,对定量热红外遥感的推动作用是巨大的.

基于-单窗算法反演地表温度ENVI操作教程

单窗算法反演地表温度教程 1.1 算法原理 1.1.1 单窗算法单窗算法（MW 算法）是覃志豪于2001年提出的针对TM 数据只有一个热红外波段的地面温度反演算法。经过众多学者验证，单窗算法具有很高的反演精度，且同样适用于ETM+和landsat 8数据。公式如下： 6666666666/)))1(()1((C T D T D C D C b D C a T a sensor s -++--+--= 式中，LST 为地表温度（K ），T sensor 是传感器上的亮度温度（K ），T a 是大气平均温度（K ）；a 、b 为参考系数，当地表温度为0-70℃时，a = -67.355351，b = 0.458606；C 、D 为中间变量，计算公式为：式中，为地表比辐射率，为地面到传感器的大气总透射率。因此单窗算法反演地表温度的关键是计算得到亮度温度T senso 、地表比辐射率、大气透射率和大气平均作用温度T a 。 1.1.2 参数计算 1.1. 2.1 辐射亮温计算利用Planck 公式将图像像元对应传感器辐射强度值转换为对应的亮度温度值。公式如下

式中，T senso 为亮度温度值；λL 影像预处理后得到的光谱辐射值，单位为 )/(2m sr m w μ??，K1 、K2为常量，可由数据头文件获取。计算图像辐射亮温之前，需采用辐射定标参数将像元灰度值DN 转换为热辐射强度值，公式如下：式中，M L 为增益参数，A L 为偏移参数，该参数可直接在影像通文件数据中获取，且ENVI 软件中已经集成，不需要自己在查找。 1.1. 2.2 地表比辐射率计算根据覃志豪针对TM 影像提出的混合像元分解法来确定区域地表福辐射率。对于城市区域，我们简单的将其分为水体、自然表面和建筑表面三种，因此针对混合像元尺度上的地表比辐射率通过下式来估算：式中，为混合像元的地表比辐射率；P V 为植被覆盖率；R V 为植被的温度比率；R M 为建筑表面的温度比率； V 表示植被法地表比辐射率，m 表示建筑表面的地表比辐射率；d 表示辐射校正项。根据覃志豪经验公式， V =0.986；m =0.972。