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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。
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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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