一种顾及温度滞后性效应的地表温度角度归一化方法技术

本发明专利技术属于地表温度角度归一化技术领域，具体涉及一种顾及温度滞后性效应的地表温度角度归一化方法，包括：根据温度滞后性效应，构建具有静态系数的地表温度角度归一化参数化模型；获取待校正像元多个角度地表温度数据；利用夜晚地表温度数据求解发射率核函数的系数；根据发射率核函数的系数与白天地表温度数据，确定温差核函数的系数与温度滞后性校正项；归一化处理，确定目标地表温度数据。本发明专利技术考虑了温度滞后性效应，解决了温度热点和光照热点同步问题，提高地表温度数据归一化准确度；以像元作为对象以及构建具有静态系数的地表温度角度归一化参数化模型，解决温度时空异质性带来的多角度数据匮乏的问题，减少模型对多角度数据集的依赖。多角度数据集的依赖。多角度数据集的依赖。

A normalization method of surface temperature angle considering the effect of temperature hysteresis

【技术实现步骤摘要】
一种顾及温度滞后性效应的地表温度角度归一化方法


[0001]本专利技术属于地表温度角度归一化
，具体而言，涉及一种顾及温度滞后性效应的地表温度角度归一化方法。

技术介绍

[0002]地表温度广泛应用于全球气候变化、地表能量平衡、水循环、资源环境监测、城市热岛等诸多领域。地表温度数据对气候变化具有良好的指示作用，但由于混合像元效应，遥感反演得到的地表温度数据具有显著的方向性特征，即同一像元在同一时刻从不同观测角度获取的地表温度存在差异。显然，这种混合像元效应严重影响了地表温度之间的可比性，进而极大降低了地表温度的实际应用价值。
[0003]借鉴相对成熟的方向性反射率模型，研究学者发展了一些形式简洁的热辐射方向性参数化模型用于地表温度的角度归一化处理，遗憾的是，这些模型没有充分考虑反射率和地表温度之间的本质区别。首先，随着光照条件的变化，反射率的变化是同步的；而地表温度记录了时间信息，在变化上存在滞后性；其次，反射率可以假设在一定时间内保持不变从而能够获取丰富的多角度观测数据，用于模型系数确定，进而开展角度归一化，而地表温度具有显著的时空异质性，导致可用的准同步多角度数据非常匮乏，无法支撑模型中动态系数的求解。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种顾及温度滞后性效应的地表温度角度归一化方法，包括步骤：根据温度滞后性效应，构建具有静态系数的地表温度角度归一化参数化模型；获取待校正像元在多个时期的多个角度地表温度数据；利用夜晚地表温度数据求解所述地表温度角度归一化参数化模型中的发射率核函数的系数；根据所述发射率核函数的系数与白天地表温度数据，确定所述地表温度角度归一化参数化模型中的温差核函数的系数与温度滞后性校正项；利用率定好的所述地表温度角度归一化参数化模型对方向性地表温度进行角度归一化处理，确定目标方向下的目标地表温度数据。
[0005]本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术考虑了反射率和温度之间的本质差异即温度滞后性效应，解决了现有模型中存在的温度热点和光照热点同步的问题，进而提高热点区域地表温度的归一化准确度；（2）本专利技术直接以像元作为对象以及构建具有静态系数的地表温度角度归一化参数化模型，能够消除高程、背景气候等因素的影响，解决了温度时空异质性带来的多角度数据匮乏的问题，构建具有静态系数的地表温度角度归一化参数化模型，减少了模型对多角
度数据集的依赖，提高了模型的实际应用能力。
[0006]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0007]进一步，所述温度滞后性效应通过温度滞后参数表征，所述温度滞后参数通过太阳天顶角和所述温度滞后性校正项之和的正弦值表示。
[0008]采用上述进一步方案的有益效果是，通过温度滞后参数表征温度滞后性效应，并将动态系数转换为静态系数，减少了模型对多角度数据集的依赖，提高了模型的实际应用能力。
[0009]进一步，所述地表温度角度归一化参数化模型是各向同性核函数、温差核函数和发射率核函数的线性组合。
[0010]采用上述进一步方案的有益效果是，通过各向同性核函数、温差核函数和发射率核函数的线性组合实现地表温度角度归一化参数化模型的构建，能够提高热点区域地表温度的归一化准确度。
[0011]进一步，获取待校正像元在多个时期的多个角度地表温度数据的方法为基于多颗卫星虚拟组网获取的准同步观测下具有多个观测角度的地表温度数据。
[0012]采用上述进一步方案的有益效果是，利用多颗虚拟组网的卫星获取多个观测角度的地表温度数据，能够避免采集相同观测角度的重复数据，提高模型中的参数的准确度。
[0013]进一步，利用夜晚地表温度数据求解所述地表温度角度归一化参数化模型中的发射率核函数的系数，包括：将各向同性核函数的系数和所述温差核函数的系数设定为0，利用多角度的所述夜晚地表温度数据，基于最小二乘法求解出所述发射率核函数的系数。
[0014]采用上述进一步方案的有益效果是，利用多角度的夜晚地表温度数据，求解出发射率核函数的系数，有利于提高求解的发射率核函数的系数准确度。
[0015]进一步，根据所述发射率核函数的系数与白天地表温度数据，确定所述地表温度角度归一化参数化模型中的温差核函数的系数与温度滞后性校正项，包括：根据发射率核函数的系数与白天的多角度的所述地表温度数据，基于最小二乘法求解出所述温差核函数的系数和所述温度滞后性校正项。
[0016]采用上述进一步方案的有益效果是，利用发射率核函数的系数与白天的多角度的所述地表温度数据求解温度滞后性校正项，有利于提高求解的温度滞后性校正项的准确度。
[0017]进一步，利用率定好的所述地表温度角度归一化参数化模型对方向性地表温度进行角度归一化处理，确定目标方向下的目标地表温度数据，包括：将所述温差核函数的系数、遥感图像的太阳几何与观测几何作为所述地表温度角度归一化参数化模型的输入，计算得到所述观测几何条件下的所述目标地表温度数据。
[0018]采用上述进一步方案的有益效果是，通过率定好的所述地表温度角度归一化参数化模型实现了地表温度数据的角度归一化处理。
[0019]进一步，所述多个时期为不同天中的不同时段；所述多个角度为参与虚拟组网的不同卫星对应的观测角度。
[0020]采用上述进一步方案的有益效果是，获取待角度归一化像元在不同时期的不同角度地表温度数据，有利于提高模型参数的准确度。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例1提供的一种顾及温度滞后性效应的地表温度角度归一化方法的流程图。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0023]作为一个实施例，如附图1所示，为解决上述技术问题，本实施例提供了一种顾及温度滞后性效应的地表温度角度归一化方法，包括步骤：根据温度滞后性效应，构建具有静态系数的地表温度角度归一化参数化模型；获取待校正像元在多个时期的多个角度地表温度数据；利用夜晚地表温度数据求解地表温度角度归一化参数化模型中的发射率核函数的系数；根据发射率核函数的系数与白天地表温度数据，确定地表温度角度归一化参数化模型中的温差核函数的系数与温度滞后性校正项；利用率定好的地表温度角度归一化参数化模型对方向性地表温度进行角度归一化处理，确定目标方向下的目标地表温度数据。
[0024]本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术考虑了反射率和温度之间的本质差异即温度滞后性效应，解决了现有模型中存在的温度热点和光照热点同步的问题，进而提高热点区域地表温度的归一化准确度；（2）本专利技术直接以像元作为对象以及构建具有静态系数的地表温度角度归一化参数化模型，能够消除高程、背景气候等因素的影响，解决了温度时空异质性带来的多角本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种顾及温度滞后性效应的地表温度角度归一化方法，其特征在于，包括步骤：根据温度滞后性效应，构建具有静态系数的地表温度角度归一化参数化模型；获取待校正像元在多个时期的多个角度地表温度数据；利用夜晚地表温度数据求解所述地表温度角度归一化参数化模型中的发射率核函数的系数；根据所述发射率核函数的系数与白天地表温度数据，确定所述地表温度角度归一化参数化模型中的温差核函数的系数与温度滞后性校正项；利用率定好的所述地表温度角度归一化参数化模型对方向性地表温度进行角度归一化处理，确定目标方向下的目标地表温度数据。2.根据权利要求1所述一种顾及温度滞后性效应的地表温度角度归一化方法，其特征在于，所述温度滞后性效应通过温度滞后参数表征，所述温度滞后参数通过太阳天顶角和所述温度滞后性校正项之和的正弦值表示。3.根据权利要求1所述一种顾及温度滞后性效应的地表温度角度归一化方法，其特征在于，所述地表温度角度归一化参数化模型是各向同性核函数、温差核函数和发射率核函数的线性组合。4.根据权利要求1所述一种顾及温度滞后性效应的地表温度角度归一化方法，其特征在于，获取待校正像元在多个时期的多个角度地表温度数据的方法为基于多颗卫星虚拟组网获取的准同步观测下具有多个观测角度的地表温度数据。5.根据权利要求1所述一种顾及温度滞后性效...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘向阳，李召良，
申请(专利权)人：中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，
类型：发明
国别省市：