数据准备:

在计算开始之前,首先查看文件的坐标系以及尺寸是否一致,先转换一致再开始下面的计算。

1.亮温(BT)数据(筛选沙漠时已完成,基于landsat_level1)

2.NDVI数据(聚类分析时已完成,基于landsat_level2)

操作步骤:

1.计算地表比辐射率(emissivity发射率)

1.1计算植被覆盖度Pv

利用波段运算(ENVI_band math/ArcGis_Raster Calculator)工具,计算研究区植被覆盖度有以下两种方法(筛选植被和裸地的阈值不同)。

Qin: (b1 gt 0.7)1+(b1 lt 0.05)0+(b1 ge 0.05 and b1 le 0.7)*((b1-0.05)/(0.7-0.05))

Sobrino: (b1 gt 0.5)1+(b1 lt 0.2)0+(b1 ge 0.2 and b1 le 0.5)*((b1-0.2)/(0.5-0.2))

b1:NDVI输出结果。

1.2计算地表比辐射率e

(1)计算de

(b1 lt 0.5)0.0038b1+(b1 ge 0.5)0.0038(1-b1)

(2)计算Rv(植被温度比率)和Rs(裸地温度比率)

Rv:0.9332+0.0585*b1

Rs:0.9902+0.106*b1

(3)计算地表比辐射率

e= b1* Rv* 0.98672+(1-b1)* Rs *0.97215 +de

b1:植被覆盖度Pv输出结果

2.地表温度反演LST

2.1中间参数C

C: b1* b2/ b1*0.77

b1:地表比辐射率e,

b2:大气透射率。

大气透射率获取方法:

①在http://atmcorr.gsfc.nasa.gov/输入成影时间以及中心经纬度(E107.69,N41.05),则会提供大气透射率。

img Z为该点的海拔高度(m)。(河套0.77)

2.2中间参数D

D:(1-b2)* (1+(1-b1)* b2)/ (1-0.77)* (1+(1-b1)*0.77)

b1:地表比辐射率e,

b2:大气透射率。

2.3反演LST

image-20210426223050413

b1:C,

b2:D,

b3:辐射亮温(BT),

Ta:大气平均作用温度。

Ta=16.0110+0.9262*T0

T0:近地面温度(计算时需转化为开氏温度,即摄氏度加273.15)。

近地表温度T0可通过查询气象站数据得到影像当天的最高温和最低温,通过下列公式得出,式中h为拍摄时间(拍摄时间可以通过原图文件中的MTL.txt文件中“SCENE_CENTER_TIME”获得)。

img

当温度介于0-30°C 时,a=-62.735657,b=0.434036,(系数a,b,大小有待研究)LST计算公式为:

LST_K:(-62.735657* (1-b1-b2)+b3* (0.434036* (1-b1-b2)+b1+b2)-b2*Ta)/b1

LST:((-62.735657* (1-b1-b2)+b3* (0.434036* (1-b1-b2)+b1+b2)-b2*Ta)/b1)-273.15

由于计算蒸发需要输入K氏地表温度,故此处不再转化为摄氏度。

附:大气透射率查询图

image-20210426224046907

 

image-20210426224102079

 

(拍摄时间温度Td=28.0845,经纬度:E107.69 N41.05)

参考文献:

1.Qin Z, Karnieli A, Berliner P. A mono-window algorithm for retrieving land surface temperature from Landsat TM data and its application to the Israel-Egypt border region[J]. International journal of remote sensing, 2001, 22(18): 3719-3746.

2.Sobrino J A, Jiménez-Muñoz J C, Paolini L. Land surface temperature retrieval from LANDSAT TM 5[J]. Remote Sensing of environment, 2004, 90(4): 434-440.

3.覃志豪,Zhang Minghua,Arnon Karnieli,Pedro Berliner.用陆地卫星TM6数据演算地表温度的单窗算法[J].地理学报,2001(04):456-466.

4.覃志豪,LI Wenjuan,ZHANG Minghua,Arnon Karnieli,Pedro Berliner.单窗算法的大气参数估计方法[J].国土资源遥感,2003(02):37-43.

 

参考教程:

1.https://wenku.baidu.com/view/520618540a1c59eef8c75fbfc77da26925c59632.html

2.https://blog.csdn.net/leaze932822995/article/details/107911207(部分公式有误)

3.https://blog.csdn.net/Tinint/article/details/87280335?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-2.control&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-2.control