一种冻土层厚度反演方法、装置及计算机设备制造方法及图纸

本申请提供一种冻土层厚度反演方法、装置及计算机设备。该方法包括：首先基于预设区域对应的ETM数据计算预设区域内各第一测量点的反演地表温度值。然后从全部第一测量点中，选取反演地表温度值与第一测量点的实测温度值处于预设偏差范围内的第二测量点。再将部分第二测量点的反演地表温度值与对应的第一平均地表温度值进行拟合，得到拟合方程式。把全部反演地表温度值代入拟合方程式，得到各第一测量点对应的全部第二平均地表温度值。基于第二平均地表温度值反演各第一测量点对应的冻土层厚度。本申请通过精度高且时相跨度小的ETM数据计算各第一测量点的反演地表温度值，进一步计算对应的冻土层厚度，使得反演得到的冻土层厚度结果精度高。层厚度结果精度高。层厚度结果精度高。

【技术实现步骤摘要】
一种冻土层厚度反演方法、装置及计算机设备


[0001]本申请涉及遥感数据处理领域，尤其涉及一种冻土层厚度反演方法、装置及计算机设备。

技术介绍

[0002]随着社会的发展，对于天然气水合物形成和保存的研究也在不断地深入。陆域天然气水合物形成于低温高压的冻土分布带中，因此，冻土层厚度是研究天然气水合物的一个非常重要的参量。同时，冻土层分布厚度与陆地表面温度之间存在着内在的联系。因此，利用遥感技术进行温度信息的反演是分析天然气水合物形成条件和保存条件中最关键的一步。
[0003]目前，用于进行陆地表面温度信息提取的遥感数据类型主要包括MODIS数据和ASTER数据。MODIS数据虽然易于获取，但其空间分辨率主要适用于大比例尺的宏观工作，难以满足高精度的研究场景；而ASTER数据的时相跨度太大，会间接导致计算结果不准确，难于满足地表温度信息的提取。
[0004]所以，现有技术存在冻土层厚度反演结果精度低的技术问题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种冻土层厚度反演方法、装置及计算机设备，具体方案如下：
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种冻土层厚度反演方法，所述方法包括：
[0007]基于预设区域对应的ETM数据计算所述预设区域内各第一测量点的反演地表温度值；
[0008]从全部所述第一测量点中，选取所述反演地表温度值与所述第一测量点的实测温度值处于预设偏差范围内的第二测量点；
[0009]将部分所述第二测量点的所述反演地表温度值与对应的第一平均地表温度值进行拟合，得到拟合方程式，其中，所述第一平均地表温度值用于表征预设时间段内所述第一测量点对应的平均地表温度值；
[0010]把全部所述反演地表温度值代入所述拟合方程式，得到各第一测量点对应的全部第二平均地表温度值；
[0011]基于所述第二平均地表温度值反演各所述第一测量点对应的冻土层厚度。
[0012]根据本申请公开的一种具体实施方式，基于预设区域对应的ETM数据计算所述预设区域内各第一测量点的反演地表温度值的步骤，包括：
[0013]基于预设区域对应的ETM数据计算辐射亮度值；
[0014]根据公式T
S
＝K2/ln(K1/B(T
S
)+1)计算出预设区域内各第一测量点的反演地表温度值，其中，T
S
为反演地表温度值，B(T
S
)为温度为T的黑体在热红外波段的辐射亮度，K1＝666.09W/(m2·
sr
·
μm)，K2＝1282.71K。
[0015]根据本申请公开的一种具体实施方式，所述ETM数据包括ETM影像，基于预设区域对应的ETM数据计算辐射亮度值的步骤，包括：
[0016]从ETM影像中获取所述预设区域内各第一测量点对应的目标像元；
[0017]基于公式F
V
＝(NDVI
‑
NDVI
S
)/(NDVI
V
‑
NDVI
S
)计算全部所述目标像元对应的植被覆盖度，其中，NDVI为归一化差异植被指数，NDVI
V
＝0.43和NDVI
S
＝0，若所述目标像元的NDVI大于0.43，F
V
取值为1，若所述目标像元的NDVI小于0，F
V
取值为0；
[0018]基于各所述目标像元对应的所述植被覆盖度确定各所述目标像元的类型，所述目标像元的类型包括水体像元、建筑物像元和自然表面像元；
[0019]根据所述目标像元对应的地表辐射率计算公式计算所述目标像元的地表辐射率，其中，自然表面像元的地表辐射率计算公式为建筑物像元的地表辐射率计算公式为水体像元的地表辐射率为定值0.995；
[0020]根据公式B(T
S
)＝[Lλ
‑
L
↑‑
τ(1
‑
ε)L
↓
]/(τ
·
ε)计算得到辐射亮度值，其中，B(T
S
)为所述辐射亮度，τ为0.6，ε为所述目标像元对应的地表辐射率，L
↑
为大气向上辐射亮度＝3.39W/(m2·
sr
·
μm)，L
↓
为大气向下辐射亮度＝5.12W/(m2·
sr
·
μm)。
[0021]根据本申请公开的一种具体实施方式，将部分所述第二测量点的所述反演地表温度值与对应的第一平均地表温度值进行拟合，得到拟合方程式的步骤，包括：
[0022]按照预设选取规则选取部分所述第二测量点为拟合点；
[0023]根据公式t
ε
(i)＝65.71321
‑
1.00181N(i)
‑
0.07273E(i)
‑
0.00553H(i)计算各所述拟合点对应的第一平均地表温度值，其中，t
ε
(i)为第i个拟合点对应的第一平均地表温度值，N(i)为第i个拟合点对应的纬度，E(i)为第i个拟合点对应的经度，H(i)为第i个拟合点对应的海拔高度；
[0024]将各拟合点的反演地表温度值与对应的第一平均地表温度值进行拟合，得到拟合方程式。
[0025]根据本申请公开的一种具体实施方式，基于所述第二平均地表温度值反演各所述第一测量点对应的冻土层厚度的步骤，包括：
[0026]获取所述预设区域对应的地温梯度，并根据公式q＝gλ计算得到所述预设区域对应的地中热流，其中，q为所述预设区域对应的地中热流，g为所述预设区域对应的地温梯度，λ为定值；
[0027]基于公式计算各所述第一测量点对应的冻土层厚度，其中，Hf(i)为第i个第一测量点对应的冻土层厚度，为与第一平均地表温度t
ε
(i)对应的第二平均地表温度，h为定值。
[0028]第二方面，本申请实施例提供了一种冻土层厚度反演装置，所述装置包括：
[0029]计算模块，用于基于预设区域对应的ETM数据计算所述预设区域内各第一测量点的反演地表温度值；
[0030]选取模块，用于从全部所述第一测量点中，选取所述反演地表温度值与所述第一
测量点的实测温度值处于预设偏差范围内的第二测量点；
[0031]拟合模块，用于将部分所述第二测量点的所述反演地表温度值与对应的第一平均地表温度值进行拟合，得到拟合方程式，其中，所述第一平均地表温度值用于表征预设时间段内所述第一测量点对应的平均地表温度值；
[0032]代入模块，用于把全部所述反演地表温度值代入所述拟合方程式，得到各第一测量点对应的全部第二平均地表温度值；
[0033]反演模块，用于基于所述第二平均地表温度值反演各所述第一测量点对应的冻土层厚度。
[0034]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冻土层厚度反演方法，其特征在于，所述方法包括：基于预设区域对应的ETM数据计算所述预设区域内各第一测量点的反演地表温度值；从全部所述第一测量点中，选取所述反演地表温度值与所述第一测量点的实测温度值处于预设偏差范围内的第二测量点；将部分所述第二测量点的所述反演地表温度值与对应的第一平均地表温度值进行拟合，得到拟合方程式，其中，所述第一平均地表温度值用于表征预设时间段内所述第一测量点对应的平均地表温度值；把全部所述反演地表温度值代入所述拟合方程式，得到各第一测量点对应的全部第二平均地表温度值；基于所述第二平均地表温度值反演各所述第一测量点对应的冻土层厚度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于预设区域对应的ETM数据计算所述预设区域内各第一测量点的反演地表温度值的步骤，包括：基于预设区域对应的ETM数据计算辐射亮度值；根据公式T
S
＝K2/ln(K1/B(T
S
)+1)计算出预设区域内各第一测量点的反演地表温度值，其中，T
S
为反演地表温度值，B(T
S
)为温度为T的黑体在热红外波段的辐射亮度，K1＝666.09W/(m2·
sr
·
μm)，K2＝1282.71K，K为热力学温度单位开尔文。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述ETM数据包括ETM影像，基于预设区域对应的ETM数据计算辐射亮度值的步骤，包括：从ETM影像中获取所述预设区域内各第一测量点对应的目标像元；基于公式F
V
＝(NDVI
‑
NDVI
S
)/(NDVI
V
‑
NDVI
S
)计算全部所述目标像元对应的植被覆盖度，其中，NDVI为归一化差异植被指数，NDVI
V
＝0.43和NDVI
S
＝0，若所述目标像元的NDVI大于0.43，F
V
取值为1，若所述目标像元的NDVI小于0，F
V
取值为0；基于各所述目标像元对应的所述植被覆盖度确定各所述目标像元的类型，所述目标像元的类型包括水体像元、建筑物像元和自然表面像元；根据所述目标像元对应的地表辐射率计算公式计算所述目标像元的地表辐射率，其中，自然表面像元的地表辐射率计算公式为建筑物像元的地表辐射率计算公式为水体像元的地表辐射率为定值0.995；根据公式B(T
S
)＝[Lλ
‑
L
↑‑
τ(1
‑
ε)L
↓
]/(τ
·
ε)计算得到辐射亮度值，其中，B(T
S
)为所述辐射亮度，τ为0.6，ε为所述目标像元对应的地表辐射率，L
↑
为大气向上辐射亮度＝3.39W/(m2·
sr
·
μm)，L
↓
为大气向下辐射亮度＝5.12W/(m2·
sr
·
μm)。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将部分所述第二测量点的所述反演地表温度值与对应的第一平均地表温度值进行拟合，得到拟合方程式的步骤，包括：按照预设选取规则选取部分所述第二测量点为拟合点；根据公式t
ε
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文博，梁敏，贺小龙，范玉海，王新民，
申请(专利权)人：西安煤航遥感信息有限公司，
类型：发明
国别省市：