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劈窗算法陆表温度反演精度比较与敏感性分析

作　者: 陈瀚阅
导　师: 林广发
学　校: 福建师范大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: 陆表温度反演 反演精度 劈窗算法 辐射传输模拟 反演敏感性分析 MODIS
分类号: P423.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


陆表温度(Land Surface Temperature简称LST)作为地球能量交换和水平衡研究的重要基本参数,在气象、地质、水文、生态等众多领域有着广泛的应用需要,利用热红外遥感反演地表温度一直是遥感定量化应用的重要内容。在实际应用中,选择合适的算法,确保陆表温度反演精度是其应用的重要前提。劈窗算法是发展比较成熟的地表温度反演算法,本文选择QIN劈窗算法和Wan-Dozier劈窗算法两种比较经典的劈窗算法作为论证对象,首先基于Earth observatory system Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(EOS MODIS)数据建立陆表温度反演流程,然后将大气廓线数据输入辐射传输模型MODTRAN,利用辐射传输模拟手段,针对MODIS31、32通道,对两种算法进行精度对比和敏感性分析,分别评价了两种劈窗算法的绝对精度；研究大气水汽含量、地表比辐射率、通道等效噪声等LST反演参数的不确定度对反演精度的影响；基于误差传递理论,分析比较两种劈窗算法的总精度。结果表明：针对TIGR 388条中纬度夏季大气,两种算法的绝对精度相差不大,Wan-Dozier劈窗算法绝对精度受到水汽含量和地表温度的影响比较大,假设输入温度为300K, MODTRAN中纬度标准大气条件下,QIN劈窗算法对地表比辐射率的敏感性要高于Wan-Dozier劈窗算法,且敏感性更易受地表比辐射率值的影响；两种算法对31通道NEAT较32通道NEAT更敏感;算法总体误差相差不,水汽含量小的时候,凭借绝对精度的优势,QIN劈窗算法的精度要略高于Wan-Dozier算法,且两种算法的误差源分布一致,主要是算法绝对精度和地表比辐射率不确定度。最后以山东省西部济南市周边地区为研究区域,将QIN劈窗算法反演得到的LST与同区域同时相的MODIS陆表温度产品MOD11_L2进行对比,两种算法得到的研究区LST分布情况基本一致,QIN劈窗算法反演得到的区域平均温度比MODISLST产品高0.22K,针对温差超过1K的像元,地表比辐射率估算的差异是造成温差过大的主要原因。

全文目录


中文摘要  2-3
Abstract  3-5
详细摘要  5-7
目录  7-9
绪论  9-19
  1 研究背景  9-10
    1.1 研究意义  9
    1.2 选题依据  9-10
  2 国内外研究进展  10-16
  3 研究内容与方法  16-19
第一章 陆表温度反演算法  19-29
  1 反演的理论基础  19-20
    1.1 基本概念  19
    1.2 热红外辐射传输方程  19-20
    1.3 陆表温度反演原理  20
  2 劈窗算法的一般形式  20-21
  3 QIN辟窗算法  21-22
  4 Wan-Dozier劈窗算法  22-23
  5 反演参数提取与估算  23-29
    5.1 表观辐亮度和亮温  23
    5.2 地表比辐射率  23-26
    5.3 大气透过率  26-29
第二章 反演算法精度比对与敏感性分析  29-61
  1 技术路线  29-31
  2 大气廓线数据处理  31-35
    2.1 TIGR大气廓线提取  31-33
    2.2 大气参数计算  33-34
    2.3 亮度温度计算  34-35
  3 反演算法绝对精度比对  35-41
  4 反演算法参数敏感性分析  41-57
    4.1 QIN劈窗算法敏感性分析  42-50
    4.2 Wan-Dozier劈窗算法敏感性分析  50-55
    4.3 算法对比  55-57
  5 总精度对比与分析  57-59
  6 结论  59-61
第三章 算法实例对比  61-77
  1 MODIS数据概述  61-63
    1.1 MODIS影像特点  61-62
    1.2 MODIS1B产品划分  62-63
  2 算法IDL实现  63-68
    2.1 DN值和定标数据读取过程  64
    2.2 大气透过率的计算  64-66
    2.3 地表比辐射率计算  66-67
    2.4 地表温度计算与结果保存  67-68
  3 研究区概况  68-69
  4 陆表温度反演结果  69-70
  5 产品比对  70-77
    5.1 产品结果比对  70-71
    5.2 差异分析  71-77
第四章 结论  77-81
  1 主要工作  77
  2 结论  77-78
  3 未来工作展望  78-81
附录  81-85
参考文献  85-89
攻读学位期间承担的科研任务与主要成果  89-91
致谢  91-93
个人简历  93-95

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 大气科学（气象学） > 气象基本要素、大气现象 > 大气温度 > 地球表面温度
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