基于订正ALPHA差值谱的MODIS温度/发射率分离算法
摘要
MODIS仪器有多个中红外和热红外信道,获取的数据具有很高的定位、定标精度,特别适合于发展LST产品.研究适合MODIS传感器的温度和发射率分离算法,对于提高陆面温度反演精度有重要意义.本研究在维恩近似的基础上,引入li&Becker等提出的大气下行辐射修正项,推导出温度无关的Alpha差值谱,并提出消除维恩近似影响的修正项.采用MODIS UCSB发射率库数据,建立与MODIS29、31、32通道相适应的MMD-最小发射率关系式.以上述工作为基础,提出适用于MODIS的温度/发射率分离算法ICADS TES(CADS TES).算法采用多光谱反演技术,其中包含波段差值、比值操作,可以部分消除大气、仪器噪声等的影响,具有良好的抗干扰能力. 采用不同大气条件、下垫面类型、地表温度组合的数值模拟实验表明,算法具有很宽的适用范围和稳定性,反演的温度精度一般在0-1.5 K之间,平均发射率精度在0-0.015之间. 算法反演温度产品与MODIS数据下载中心(Earth Observing System Data Gateway(EDG))提供的MOD11LST产品具有很好的一致性,两者的直方图分布基本一致,相关系数接近1.0,误差集中分布在-1K~+1K之间,不存在明显系统偏差.二者差别较大的区域主要位于混合像元区,根据原理推断,在这些区域ICADS TES(CADS TES)算法的结果可能更为合理. 利用经时间和空间匹配处理后的气象站常规0cm地温观测数据对遥感反演结果进行辅助验证,结果表明,遥感反演地表温度产品与0cm地温观测资料具有较好的相关性.在周围下垫面比较均匀的测站,二者相差较小,而在下垫面变化较大的测站,二者差别较大.进一步说明反演结果的合理性. 与其它TES算法相比,ICADS TES(CADS TES)算法的主要优势是计算流程简单,不需要诸如地农分类、发射率方向性等先验信息支持,不需要多时次遥感数据,计算结果不受参数设置影响,更为客观.算法适用于任何下垫面类型,算法精度与最大发射率、地表温度范围、大气温度范围等无关.由于不需预先知道下垫面分类信息,该算法可以避免其它算法中出现的因地表误分类、混合像元等问题引起的反演误差.