基于MODIS数据的石羊河流域地表温度空间格局

利用2010年4期MODIS影像, 基于植被指数、 地表比辐射率、 大气透过率和星上亮度温度, 采用分裂窗口算法, 反演石羊河流域不同季节地表温度并对其进行验证. 结果表明: 石羊河流域四季地表温度变化明显, 昼夜温差很大, 其中, 春季温度分布在-13.45~29.27℃之间; 夏季温度分布在-3.75~56.29℃之间; 秋季温度分布在-10.15~32.67℃之间; 冬季温度分布在-17.15~12.75℃之间. 从地表温度空间分布上看, 在武威、 民勤、 古浪等绿洲地区地表热量丰富, 水土和植被效应显著, 热量呈圈状空间递减趋势; 在下游地区腾格里沙漠和巴丹吉林沙漠地区夏季温度最高, 祁连山东端的石羊河上游地区由于受常年积雪、 河流、 地表植被和海拔等因素影响地表温度较低. MODIS数据为宏观小流域热环境监测提供了新的途径, 且将遥感数据和地表下垫面数据相结合能提高反演精度.     

改进的劈窗算法结合Landsat 8热红外数据反演地表温度研究

将劈窗算法(SW,split window algorithm)应用于Landsat8数据进行地表温度反演,完全基于Landsat8数据本身不需要借助外部数据源,克服了传统地表温度反演依赖MODIS水汽产品外部数据造成的局限,实现利用Landsat8热红外数据反演得到较高空间分辨率的地表温度产品。以美国Walnut Gulch流域为例进行SW算法地表温度反演,并与SC算法结果、MOD11-L1地表温度产品和实测地表温度数据对比分析。结果表明,与SC(generalized single-channel algorithm)算法和MOD11-L1地表温度产品相比,SW算法应用于Landsat 8数据的地表温度反演取得较好的效果,平均误差最小为0.89K,相关系数最高为0.9841,反演结果和实测数据具有较好的一致性。     

利用MODIS数据反演沙漠化地区地表温度的简化模式——以陕西北部地区为例

利用MODIS数据可见光波段、近红外波段和中红外波段,获得提取地表温度所需要的2个基本参数：地表比辐射率和大气透过率;然后对热红外波段b31、b32运用劈窗算法提取出陕北地区地表温度;并利用两种不同经验公式参数得出的结果与相应位置气象观测站观测的卫星过境时刻的地表气温进行比较。结果表明,劈窗算法简化模式能获得较准确的地表温度,符合陕北地区的实际地表状况,印证了应用该简化模式可以在大范围内快速实时监测地表温度。     

基于MODIS卫星遥感图像数据典型地表发射率光学特性分析

地表发射率是热红外遥感中的重要参量,也是辐射传输中的重要参数。基于MOD11B1卫星遥感图像数据,利用HDF插件获取典型地表温度参数,具体包括沙地、黄土、草坪、江水、冰面和雪地。在ENVI Classic软件环境下,针对2015年12月至2016年8月不同区域、不同季节的典型地表进行6个热红外波段发射率数据获取,研究不同季节典型地表的发射率随波长以及温度的变化规律。研究结果表明：冬季典型地表发射率参数最高且变化范围小在0.02内。沙地的发射率数值平均在0.870~0.990之间;草坪、黄土和江水的发射率数值平均在0.910~0.990之间,冰面和雪地的发射率数值平均在0.965~0.985之间。草坪、沙地、黄土、江水、雪地和冰面地表发射率在波长3~5 μm范围内随温度成波浪型分布;草坪、江水、雪地和冰面地表发射率在波长8~12 μm范围内随温度不变化。     

基于MODIS LST产品估算青藏高原地区的日平均地表温度

地表温度是衡量地-气界面热状况的重要指标,在冻土制图、城市热岛效应等研究领域有重要应用.MODIS数据只提供了每日4次过境的瞬时温度值,而实际应用中往往需要日平均地表温度.对实测0cm温度数据进行分析后,发现其日变化曲线呈分段函数特性,白天按正弦曲线变化,夜间则呈线性下降.据此提出对白天和晚上的数据进行分段拟合的方案,并与已有的两种拟合方法作对比验证.地面验证工作包括两个方面:一是模拟的验证,按卫星过境时间从逐小时的实测0cm数据中挑出4个瞬时值,将上述拟合方法应用于这4个瞬时值,得到拟合的日平均温度,再同24h的算术平均值比较.结果表明:Sin-Linear法精度最高,平均误差在1K以内;其二是地面对MODIS的验证,将3种方法应用于MODIS数据,再与地面平均值比较,3种方法中Sin-Linear法误差最小,且具有最好的线性相关,R2超过0.9.     

ASTER热红外遥感地表岩石的二氧化硅含量定量反演

岩石的热红外发射率光谱特征与其SiO_2含量具有很强的对应关系,本文选择USGS、JPL和JHU光谱库中的52个火成岩光谱样本为数据源,分析了这些样本的SiO_2含量与热红外发射率光谱的基本关系,建立起SiO_2含量与发射率光谱两个多元线性回归分析模型,在此基础上,以内蒙古东乌珠穆沁北部地区为研究区域,对该区域内SiO_2含量进行定量反演,反演结果与地质图和实地考察相符.反演结果可以对区内酸性岩、中性岩、基性岩进行圈定.     

MODIS地表温度产品在青藏高原冻土模拟中的适用性评价

利用MODIS地表温度反演产品,以青藏高原为研究区域,通过单点、区域、模型3方面来验证MODIS地表温度产品在青藏高原冻土模拟中的适用性.通过69个气象站点观测的地表O cm温度数据与所在位置的MODIS地表温度数据比较,二者在时间序列上的变化趋势基本一致,但是平均误差较大.在区域验证中,实测地表温度数据采用经纬度海拔...     

LandSat8热红外遥感数据在甘肃临夏市地热资源调查中的应用

利用热红外遥感技术进行地热异常信息的提取可以为地热资源勘查评价提供重要的依据。本文以甘肃临夏市为研究区,选用2013年10月11日、2015年2月3日、2021年2月19日、2021年3月23日LandSat8数据,采用大气校正法进行地表温度反演,结合地形及地质构造等资料,去除传感器因子、时间因子、温度因子、构造因子等假的地热异常,判读出由于地热资源引起的地热异常可能区域有9个。其中,7号区域实地勘查出地热资源。研究表明,利用长时间跨度的秋冬季节LandSat8热红外数据可以有效提取临夏市地热异常信息;热红外遥感方式在地热调查中能减少外业工作量,但不能代替传统地热勘探方法;结合地形地质资料判读时,必须与专业知识相结合才能取得较好的应用效果。     

遥感影像地表温度反演与地热资源预测——以石家庄地区为例

热红外遥感技术可以反演地表温度信息,可在地热资源预测方面发挥重要作用.研究基于京津冀地区地热成藏模式,利用单窗算法反演出石家庄地区2015年3月6日地表温度,结合夜间热红外影像、遥感构造解译结果和剩余重力异常数据,综合分析,相互论证,圈定1处山地对流型地热远景区和2处沉积盆地型地热远景区.其中,平山县寺沟村昼夜地温值均...     

近地表气温遥感反演研究进展

高时间分辨率的近地表气温空间分布数据是许多陆面过程模型中非常重要的输入参数之一.在常规气象观测站点稀少或没有的情况下,利用遥感技术进行较高时空分辫率的近地表气温估算与反演,在理论方法与业务实践上都具有重要研究意义.根据地表能量平衡与辐射平衡原理,在气温遥感反演物理机制分析的基础上,总结了国内外近年来气温遥感反演的研究进...     

热红外遥感技术在铀矿勘查中的应用潜力探讨

随着新型热红外传感器的相继问世及热辐射相关理论的不断发展,热红外遥感在资源勘查尤其是铀矿勘查领域呈现出了巨大的应用潜力。从地表温度、热惯量和热红外光谱3个方面对热红外遥感在资源勘查应用中的理论依据、研究现状进行了阐述,对其在铀矿勘查应用中的研究目标、研究内容进行了详细论述,并以ASTER热红外波段为数据源在华南某花岗岩铀矿区进行了实例应用,取得了良好的效果。实践表明,热红外遥感技术在铀矿勘查领域具有良好的应用前景和独特的应用价值,必将在铀矿找矿工作中发挥重要的指导作用。     

热红外遥感定量反演地表岩石的SiO2含量

硅酸盐矿物热红外发射率光谱特征与其SiO2含量有很好的对应关系.本文以ASU（Arizona State University）、JHU（Johns Hopkins University）光谱库为数据源,研究了硅酸盐矿物发射率光谱克里斯琴森特征（CF-Christensen Features）与SiO2含量、SCFM（SiO2/（SiO2＋FeO＋MgO＋CaO））指数的定量关系,并与Copper对火成岩的研究结果进行了对比,二者吻合,可作为热红外发射率光谱线性混合的佐证.建立了表征硅酸盐矿物SiO2含量的SiO2指数（ε12/ε13）与SiO2含量的定量关系,在此基础上,利用ASTER热红外数据对东天山黄山东地区SiO2进行了定量反演,反演结果与地质事实相符.利用反演结果可以对基性超基性岩体进行圈定,对于寻找与基性超基性岩体有关的铜镍矿床有重要的应用价值.     

近巷煤体高温区域红外成像探测与分析

煤炭自燃高温点的检测与判定是矿井火灾防治的基础工作,也是矿井防灭火方案制定的前提。利用红外热像仪测试煤巷壁面煤体温度场分布,排查全断面高温点,找出近巷煤体高温点;依据巷道壁面与巷道风流的温度差,确定煤巷高温区域。探测显示,煤巷高温区域主要集中在断层带附近,由此可知巷道煤体破碎、漏风是导致煤炭自热的主要原因。在此基础上制定了向高温区域打钻压注MEA (一种商业高分子材料)封堵剂的治理措施,使得高温区域钻孔内CO浓度从100~160 ppm (0.004 5~0.007 1 mol/m³)降至10 ppm (0.000 45 mol/m³),有效地降低了煤巷温度,为矿井防灭火提供了依据。     

西藏尼木地区遥感数据地温反演与地热异常预测

为探明西藏尼木地区地热资源的空间分布及指导该区地热资源的勘探与开发,选取2010年1月21日与2月22日的Landsat 5TM数据,基于单波段的单窗算法进行地表温度反演,并利用ArcGIS软件分析了地表温度、已有地热异常点、构造及人类活动之间的关系,对该区潜在的地热异常进行预测。结果表明,地表温度分别为：-21.75～40.65 ℃,-18.95～46.45 ℃,二者进行对比分析表明反演结果符合实际且结果可靠。依据遥感数据地温反演结果,发现区内温度异常区比背景区高10 K以上,研究区存在未被发现的隐伏断层及地热活动异常信息,由此划分出21个潜在地热异常区。结论认为位于亚东—谷露与雅鲁藏布江缝合带交汇区的尼木地区地热异常特征明显,勘探开发前景广阔;在高寒缺资料区基于遥感单窗算法进行温度反演,可以有效提取地热异常信息,帮助预测具有开发前景的地热异常区,并进一步识别圈定具有勘探意义的靶区。     

西藏尼木地区遥感数据地温反演与地热异常预测

为探明西藏尼木地区地热资源的空间分布及指导该区地热资源的勘探与开发,选取2010年1月21日与2月22日的Landsat 5TM数据,基于单波段的单窗算法进行地表温度反演,并利用ArcGIS软件分析了地表温度、已有地热异常点、构造及人类活动之间的关系,对该区潜在的地热异常进行预测。结果表明,地表温度分别为： -21.75～40.65 ℃,-18.95～46.45 ℃,二者进行对比分析表明反演结果符合实际且结果可靠。依据遥感数据地温反演结果,发现区内温度异常区比背景区高10 K以上,研究区存在未被发现的隐伏断层及地热活动异常信息,由此划分出21个潜在地热异常区。结论认为位于亚东—谷露与雅鲁藏布江缝合带交汇区的尼木地区地热异常特征明显,勘探开发前景广阔;在高寒缺资料区基于遥感单窗算法进行温度反演,可以有效提取地热异常信息,帮助预测具有开发前景的地热异常区,并进一步识别圈定具有勘探意义的靶区。     

热红外遥感技术在江西寻乌地区地热勘查中的应用

热红外遥感是地热资源勘查中的常用技术,对江西寻乌地区的Landsat 8热红外影像采用单窗算法,根据MODIS影像计算大气水汽含量,并逐步获取反演参数,得到地表温度反演结果;利用MOD11_L2地表温度产品对结果进行对比分析,验证反演有效性。通过对已有地热资料和地质构造背景的研究,总结地热形成的有利构造条件,分析地表反演温度与已有地热及断裂构造之间的空间关系,建立地热异常区圈定依据,并剔除假异常,最终在研究区圈定了11个潜在地热异常区,为该区地热勘查提供依据。     

基于航空热红外高光谱TASI数据的城市热岛强度

基于航空热红外高光谱TASI数据开展城市热岛强度研究,通过建立热红外高光谱发射率的经验关系,对分离方法（TES）中MMD模块予以改进,建立针对TASI数据的温度反演模型,利用该模型完成了1500 km2锦州市TASI数据处理和温度反演工作,开展城市热岛的空间分布、范围及强度研究。结果表明,TASI数据反演温度与实测温度的平均绝对误差为0.81 K,平均相对误差为0.25%,提取的城市热异常范围准确,能够为城市热岛研究提供一定的决策支持;城市热岛强度与不透水面呈正相关关系,与植被覆盖呈负相关关系;城市热岛强度与土地利用覆盖类型有较大相关性,现代居民区和商业区强度高于城中村和城乡结合部建筑,农用地城市热岛强度最低。     

Estimation of surface temperature from MONTBLEX data

It is observed that the daily mean temperature of the soil is linear with depth and the variation of the temperature is sinusoidal with a period of a day. Based on these observations the one-dimensional heat conduction equation for the soil can be solved which gives the amplitude and phase variation of the temperature wave with depth. Given the temperature data at three levels below the surface, the amplitude and phase variation and hence the surface temperature variation over the day are estimated. The daily mean temperature of the surface is estimated from linear extrapolation of the daily means at the three levels below the surface. Estimated values of soil thermal diffusivity show a subtantial change after sudden and heavy rains.