城市区域几何效应的辐射校正及其温度遥感反演

• 作者: 狄宇飞 胡德勇 刘曼晴 陈姗姗 于琛 王一辰
• 来源期刊: 遥感学报
• 关键词: 热辐射传输模型 城区下垫面 几何特征 天空视域系数 地表温度
• 年，卷（期）: 2021,（8）
• 所属期刊栏目: 技术方法|Technologies and Methodologies
• 页码范围: 1821-1835
• 页数: 15页
• 语种: 中文

摘要

开展适用于城市地区热红外遥感图像几何效应的辐射校正物理模型研究,对提升城区下垫面温度反演精度具有重要作用.本文利用天空视域系数SVF (Sky View Factor,V)量化城区下垫面几何特征,并考虑几何特征对地物目标辐射传输的影响机理.将遥感传感器入瞳处的辐射亮度分解为地物目标发射辐射、地物目标反射辐射以及大气上行路径辐射3部分,并分析了各部分辐射在"城区—大气"界面的辐射传输过程,构建适用于城市下垫面的热辐射传输UTRT (Urban Thermal Radiation Transfer)模型,可应用于城区热红外遥感图像的几何效应辐射校正.基于Landsat 8 TIRS(Thermal Infrared Sensor)数据,将UTRT模型应用于北京市典型城区地表温度的反演,并对UTRT模型和不考虑下垫面几何特征反演结果进行对比分析,结果显示:(1)研究区内UTRT模型反演结果数值上整体低于不考虑下垫面几何特征的反演结果,差值范围为0-1.57 K,均值为0.44 K;(2)通过对不同地表覆被类型的分析对比,模型结果差值较大的区域为建筑和裸地,其空间分布明显受V值的影响,在一定范围内,V值越大反演结果数值越低;(3)对UTRT模型天空视域系数和环境温度两个参数进行敏感性分析,在地表发射率较小的场景中V参数敏感性较强,由于环境温度与目标地物温度较为接近,其参数的敏感性较低.结论 为:UTRT模型可为城市下垫面遥感图像几何效应的辐射校正提供解决方案,对比不考虑下垫面几何特征的模型,前者可以更好地应用于城区地表温度遥感反演.该研究对推进城市高分辨率热红外定量遥感具有发展潜力和应用前景.