(完整word版)TM地表温度反演实验报告
成都信息工程学院资源环境学院
《遥感地学分析》实验报告
实验名称: 实验时间： 实验地点：
Landsat TM地表温度反演实验报
告
2011年4月25日 航空港5404教室
姓 名: 学 号： 班 级: 指导老师：
(完整word版)TM地表温度反演实验报告
《Landsat TM地表温度反演》实验报告
一、实验目的及要求
1、结合具体操作，掌握单窗算法进行TM影像地表温度反演的一般步骤，熟悉相关软件的使用，由给定数据得出地表温度反演结果.
2、了解单窗算法进行干旱监测的原理.
二、实验设备及软件平台
计算机DELL INSPIRON 14V-I3 350处理器 2.26 GHz 1.92G 内存 ；ArcMap、ENVI 软件平台.
三、实验原理
陆地卫星TM6 波段主要用于地表温度和地表水热空间差异的分析，它记录的是地表发生率。传统利用TM6 数据反演地表温度的方法是通过大气校正法, 这一方法首先需要进行大气模拟, 以便从卫星高度所观测到的热辐射中减去大气的辐射分量， 从而得到地面实际的热红外辐射量, 然后考虑到地表比辐射率的响, 反演出真正的地表温度。该方法操作复杂,可行性较差。覃志豪等人根据地表热辐射传导在TM6 波段区间内的特征, 提出了一个简易可行的单窗算法, 用来从TM6 数据中反演地表温度， 这一单窗算法需要3 个基本参数 , 即地表比辐射率、大气透射率和大气平均作用温度,TM/ETM波段的热辐射传导方程如下：B6(T6)=t6
（q)[e6B6(Ts）+（1—e6）I6～]+I6_
其中：Ts是地表温度；T6是TM6的亮度温度；t6是大气透射率；e6是地表辐射率。 B6(T6）表示TM6遥感器所接收到的热辐射强度;B6（Ts)是地表在TM6波段区间内的实际热辐射强度，直接决取于地表温度；I6~和I6_分别是大气在TM6波段区间内的向上和向下热辐射强度。
化简后最终的单窗体算法模型计算Ts（地表温度）：
Ts=｛a（1—C—D）+[b(1-C+D）+C+D］T6-DTa｝/C
式中：C =t6 e6(e6为比辐射率,t6为透射率)；D = (1—t6）[1 + t6(1—e6）]；a =—67。355351，
1
(完整word版)TM地表温度反演实验报告
b=0.458606。
四、实验内容与步骤
根据TM地表温度反演原理，利用陆地卫星TM6 波段进行地表温度反演。
数据介绍：数据下载自马里兰大学网站，其行号为122,列号为036，6波段空间分辨率为120m*120m.
4、3、2波段组合影像
6波段
数据处理：地表温度反演公式化简后的单窗体算法模型公式如下：
Ts={a(1—C—D）+［b（1-C+D)+C+D］T6-DTa｝/C式中：C =t6e6(e6为比辐射率,t6为透射率）;D = (1-t6)[1 + t6（1—e6)］；a =-67.355351，b=0.458606。式中C 、T6、Ta是三个未知参数，根据公式的基本要求分别对如下参数进行计算或估算:
1、大气透射率T6的估计:T6=0。974290-0.08007w,0.4≤w≤1.6。其中:w为水分含量，单位（g/cm2），
这里,取w=1.0，计算得到T6=0.422；
2、大气平均作用温度Ta的近似估计：对于中纬度夏季平均大气Ta=16.0110+0.92621T0;取平均气温为25摄氏度时Ta = 312.15753;
2
(完整word版)TM地表温度反演实验报告
3、C的估算
3.1 地表比辐射率e6的估计：典型地表类型的比辐射率：ew=0。995 ev=0。986 em=0。970，对于一般地表,可以使用如下公式来计算:Pv=［（NDVI- NDVIs)/(NDVIv- NDVIs)]2
NDVI 为归一化植被指数， 取NDVIv=0。61 和 NDVIs=0（分别取自5％及95％数据）
e surface=0。9625+0.0614Pv—0。0461Pv2 ；
各阶段结果图
归一化植被指数NDVI Pv
e6 L6
3
(完整word版)TM地表温度反演实验报告
T6
3.2像元亮度温度T6计算
地表温度
亮温T6的计算公式为:T6=K2/ln（1+K1/L6) 其中：K1=607.76，K2=1260.56 ；L6为遥感器接收的辐射强度。遥感器接收的辐射强度L6计算L6=（15。303—1。238)*b1/255。0+1.238 ；b1为第六波段像元灰度值（DN值）。LMAX_BAND6 = 15。303 LMIN_BAND6 = 1。238
4、地表温度的计算
根据公式Ts={a(1—C-D)+[b(1—C+D）+C+D]T6—DTa}/C带入上述估计参数即可计算得到地表温度Ts,如图。
五、实验结果与数据分析
了解了单窗算法进行干旱监测的原理，结合具体操作,掌握了单窗算法进行TM影像地表温度反演的一般步骤，熟悉了相关软件的使用，并由给定数据得出地表温度的反演结果。根据反演结果发现如下问题：
1、湖区温度相对较低，其次是植被覆盖度较高的地方；居民区温度较高,且城镇高于村庄；
2、不同地貌类型、不同土地利用类型之间地表温度差异明显，图像上显示出明显的纹理特征,基本符合
不同地物温度特征的一般规律；
六、思考及讨论
4
(完整word版)TM地表温度反演实验报告
大气透过率、地表发射率、地表比辐射率等一系列地表和大气参数均来自估计值,难以反映真实的情况，只是一种经验值，地温反演过程过于粗糙和简单，反演结果的准确性值得根据历史实测资料数据加以验证和探讨。
尽管很多重要参数都是估计的，但是目前来说这也是不得已而为之，同其他方法相比，这种方法还是有其无可比拟的优势.同时，从数据本身的特性考虑,其空间分辨率是120m，远比MODIS、AVHRR等传感器采集的数据的分辨率要高很多,因此，TM影像单窗算法地表温度反演仍有其巨大优势，值得推广和应用。
5
