高光谱热红外数据反演地表温度与比辐射率方法研究

地表温度与地表比辐射率是陆地表层系统的两个重要特征物理量,它们反演的精度将在很大程度上影响间接导出的地表参量的准确性和相关遥感应用的有效性。多光谱热红外反演温度和比辐射率受到陆地表面类型复杂而观测信息不足的限制,很难同时反演出精确的地表温度数值和地表比辐射率数值。高光谱热红外传感器的出现,为更好地解决这一难题带来了机遇。利用高光谱热红外数据的优势和特性,提出了一种基于大气下行辐射残余指标(DRRI)的方法,实现了地表温度与地表比辐射率的准确分离。通过高光谱热红外模拟数据的反演实验表明DRRI方法具有运算速度快、结果精度高、抗噪声干扰能力强等优点。该方法能够应用于野外测量的高光谱热红外数据以及经准确大气校正后的星载高光谱热红外数据。     

几种地表微波比辐射率变化特征的地面观测

基于地表微波比辐射率观测试验,我们探讨了不同下垫面的地表微波比辐射率的变化特征以及降雨前后地表比辐射率的昼夜变化特征.同时,通过比较红外扫描仪和温度计同步测量的地表温度,发现将温度计浅埋土里比半埋土里测量的更为合理,后者测量的地表温度在中午时不合理偏高15～20℃.对于四种地表,草地比辐射率最高(～0.94),其次是裸土地比辐射率(～0.86),然后是沙地比辐射率(～0.82),水面比辐射率最小(～0.4).在微波辐射计观测入射角 > 60°时,土地和沙地比辐射率都随入射角度增加而减小,尤其前者更为敏感;草地和水面比辐射率随入射角度变化较小.不同地表比辐射率都呈现出昼夜差异,尤其土地、沙地和水面比辐射率在降雨之后的昼夜差异较为显著,夜里普遍偏高白天0.02～0.04;草地比辐射率昼夜差异较小,基本是白天略微高于晚上.降水后,草地微波比辐射率变化较小,裸土地和沙地比辐射率则显著降低.沙地和草地比辐射率随频率变化较小,裸土地比辐射率在降雨之后随频率明显增加.     

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。     

积水沉陷区水体的表观光学特性参数测量与分析

通过实际测量试验区的积水沉陷区水深值,了解水体光学特性随水深不同而引起的衰减特征变化,建立水深与光谱特性响应间的关系表达式,确定获取水深信息的最佳波谱范围;揭示了叶绿素、悬浮物质、CDOM等水体组分与水体光谱特征变化的关系,探讨因水体各主要组分变化而引起的水体光谱吸收光谱、散射光谱的变化规律.     

基于Landsat TM/ETM+遥感数据的福州热环境研究

以福建省福州市为研究区,使用1994年5月12日Landsat TM、2002年3月7日Landsat ETM+和2009年3月10日Landsat TM数据,采用普适性单通道算法对研究区进行地表温度反演算,反演得出福州地面温度的分布情况,并根据研究结果对福州市热环境空间分布格局及动态演变过程进行监测分析.研究结果表明...     

三维非同温表面热辐射方向性模型的室内模拟实验验证

基于室内模拟实验,对遥感像元尺度地表热辐射方向性模型进行验证.当考虑地表像元具有明显的三维结构且像元内温度非均一时,像元辐射亮温的方向性取决于像元结构和像元组分的温差,对三维非同温表面的室内模拟和观测实验验证了基于这一思路建立的表面热辐射方向性模型.     

电离层氧离子83.4 nm辐射计算方法

氧离子83.4 nm辐射是由氧离子辐射跃迁产生的,是电离层极紫外日辉辐射中辐射强度较高的信号之一.从空间对其进行成像为高层大气状态的监测提供了一种强有力的方法.为了准确的描述辐射强度的分布情况,本文在MSISE-00大气模型下,用AURIC计算氧离子83.4 nm辐射的初始体辐射率、电离层氮气分子、氧气分子以及氧原子的密度分布,接着,用Chapman函数生成氧离子密度分布,计算共振散射作用下的体辐射率.然后,给出在不同的初始辐射率情况下,沿天底方向观测的辐射强度对比.最后,与Anderson的计算结果作了两组对比,指出由电子碰撞产生的初始体辐射率占比提高16%,总的辐射强度会提高30%.本文的工作为低热层大气氧离子密度和光电子通量的探测提供支持,这对电离层电子密度反演具有理论意义.

     

MODIS 1B数据与物理量计算

弄清楚HDF-EOS数据结构和内容及其基本物理量的计算方法是MODIS应用的基础。HDF是NCSA开发、适用于多种计算机平台、易于扩展、主要用来存储各种类型的科学数据。NASA在此基础上,对HDF进行了扩展,开发了专门处理EOS产品的数据格式HDF-EOS。MODIS 1B产品采用HDF-EOS格式存储数据,数据文件包括250、500、1000 m分辨率的定标后的资料以及星载定标器数据及其他工程数据。白天MODIS资料有36个波段,夜间只有17个波段。MODIS 1B产品将MODIS探测得到的数据信号按一定比例缩放为16位整数保存,根据数据集保存的缩放比和截距参数,可以算出反射率和辐射率。     

SSM/I资料反演大范围地表湿度试验

利用SSM/ I遥感数据, 结合2002年汛期“973”外场观测资料及T106资料, 借助微波辐射传输正演模型, 通过物理反演原理提取SSM/ I低频19 GHz通道像元平均地表微波比辐射率, 然后利用地表微波辐射模型, 估算SSM/ I像元的地表湿度信息。以2002年8月中旬发生在长江流域的暴雨天气过程为例, 将反演得到的地表湿度信息与地面观测到的降水信息进行对比分析, 并与地面的洪涝特征进行对比分析, 得到了与地面降水观测结果较为一致的对比结果。     

火星O2(a1Δg)气辉高光谱分辨辐射传输特性研究

1.27 μm波段的氧分子近红外气辉是火星大气最重要的气辉辐射之一, 该气辉高光谱分辨辐射传输模型的建立对于研制火星探测载荷, 反演火星大气的风场温度场与臭氧浓度, 以及研究火星空间物理, 有重要的科学价值与工程意义.在研究火星大气O₂(a¹Δ_g)气辉光化学反应模型的基础上, 提出了O₂(a¹Δ_g)气辉体辐射率的计算方法, 并建立了火星大气气辉辐射传输理论; 通过与用于研究火星大气特征的光谱学探测仪(Spectroscopy Spectrograph for the Investigation of Characteristics of the Atmosphere of Mars, SPICAM)的实测数据进行对比, 验证了所建立的火星O₂(a¹Δ_g)气辉高光谱分辨辐射传输模型的准确性; 针对火星与地球大气的O₂(a¹Δ_g)气辉, 在体辐射率、自吸收效应, 以及临边辐射光谱特性三个方面进行了系统深入的比较, 对比结果表明, 火星大气由于密度低、氧气丰度小, 其自吸收效应可以忽略不计, 但其O₂(a¹Δ_g)气辉辐射强度与地球大气相当, 可以用于火星大气的风场温度场与臭氧浓度的探测与反演.