资源与环境遥感
1.1 遥感与灾害的基础知识
“遥感”——遥远感知事物的意思。
广义的定义：包括电磁波遥感（光、热、无线电波）力场遥感（重力、磁力）声波遥感.地震波遥感等等.
通常研究的遥感主要是指“电磁波遥感”，简称“遥感”。
“遥感”——是指以电磁波（包括从紫外—可见光—红外—微波的范围）为媒介，在高空或外层空间，通过飞机或卫星等运载工具携带的各种传感器（如摄影仪、扫描仪、雷达等等），来获取地表信息，通过数据的传输和处理、判释分析，从而实现研究地面物体的形状、大小、位置、性质及其与环境的相互关系的一门现代化应用科学技术。
遥感的特点:
1. 手段多、获取的信息量大
2.获取资料速度快、周期短
3.受地面条件限制少
4.便于研究空间相关性
5.探测范围宽
6. 用途广
遥感的类型：
1.根据电磁波的光谱段：
1）可见光／反射红外遥感
主要指利用可见光(0.4-0.7μm）和近红外(0.7-2.5 μm ）波段的遥感技术统称。其辐射源是太阳，反映地物对太阳辐射的反射信息。
2）热红外遥感
中红外（3-5 μm），太阳反射的能量+地物辐射能量；
远红外（8-14μm），地物辐射能量，具有昼夜工作的能力。
3）微波遥感
1-1000mm，通过接收地面物体发射的微波辐射能量，或接收遥感仪器本身发出的电磁波束的回波信号，对物体进行探测、识别和分析。具有全天候、全天时、穿透力强。
2.根据遥感平台：
1）航天遥感
2）航空遥感
3）地面遥感
3.根据应用空间尺度：
1）全球遥感
全面系统地研究全球性资源与环境问题的遥感的统称。
2）区域遥感
以区域资源开发和环境保护为目的的遥感信息工程，它通常按行政区划（国家、省区等）和自然区划（如流域）或经济区进行。
3）城市遥感
以城市环境、生态做为主要调查研究对象的遥感工程。
4.根据研究对象：
1）资源遥感
以地球资源作为调查研究的对象的遥感方法和实践，调查自然资源状况和监测再生资源的动态变化，是遥感技术应用的主要领域之一。
2）环境遥感
利用各种遥感技术，对自然与社会环境的动态变化进行监测或作出评价与预报的统称。由于人口的增长与资源的开发、利用，自然与社会环境随时都在发生变化,利用遥感多时相、周期短的特点，可以迅速为环境监测、评价和预报提供可靠依据
1.2 环境与灾害遥感
1.2.2 课程研究内容及方法
1.研究各种环境与灾害现象的电磁波谱特征
地物反射和发射电磁波的能量在不同波长处是不同的,这种辐射能量随波长改变而变化的特性,称为物体的波谱特征。不同物体由于其内部组成及外部表征不同,或同一物体困所处的环境条件不同,都可能具有不同的波谱特征,因此认识和测试地物的波谱特征是利用遥感技术识别各种地物及现象的基础和依据。
2. 研究环境与灾害现象在遥感图像上的影像特征
遥感图像是环境与灾害研究的基本资科之一,它真实、客观地记录了地表的多种特征和地区的总体概貌,根据遥感图象所提供的光谱信息和影像特征,去分析各种环境与灾害现象的特征，为防灾减灾及资源的圈定研究提供首要前提，是环境与灾害遥感研究的一个基本内容。
3. 波谱数据及遥感图像资料的处理
波谱数据的测试受到周围环境的影响，因此波谱数据必须利用标准白板进行定标处理。遥感技术系统所提供的遥感图像资料，虽然在预处理过程中已纠正了在资料获取过程中由于大气干扰等所造成的系统误差,但在环境与灾害应用中,还需进一步进行遥感图像处理,以便改善图象质量,从中获取更多有用的信息。
4.遥感技术应用在环境与灾害领域的方法研究
针对不同的研究目的，其应用遥感技术的研究方法不同，通过方法研究，为环境与灾害研究提供更多的有用信息，有助于解决社会所关心的重大能源、资源环境、防灾减灾等问题，通过这些应用积累丰富的环境与灾害遥感资料和研究方法，逐步建立起系统的环境与灾害遥感研究理论基础。
第二章资源与环境遥感的理论基础
2.1 物质的电磁波特性
遥感技术是建立在物体电磁波辐射理论基础上的。不同物体具有各自的电磁波辐射特性，遥感就是通过接收物体的电磁波信号，形成波谱曲线或影像，各专业领域根据自己的专业需求提取相关信息。
2.1.1 电磁波
电磁波定义:就是以波动形式在空间传播并传递电磁能量的交变电磁场。
电磁波特性：
横波：电磁场的电场矢量和磁场矢量互相垂直，且都垂直于波的传播方向。
波动性：电磁辐射以波动的形式在空间传播
粒子性：以电磁波形式传播出去的能量为辐射能，其传播表现即为光子组成的粒子流的运动。
叠加原理：当空间同时存在由两个或两个以上的波源产生的波时，每个波并不因其它的波的存在而改变其传播规律，仍保持原有的频率（或波长）和振动方向，按照自己的传播方向继续前进，而空间相遇点的振动的物理量则等于各个独立波在该点激起的振动的物理量之和
相干性与非相干性：由叠加原理可知，当两列频率、振动方向相同，相位相同或相位差恒定的电磁波叠加时，在空间会出现某些地方的振动始终加强，另一些地方的振动始终减弱或完全抵消，这种现象叫电磁波的相干性。没有固定相位关系的两列电磁波叠加时，没有一定的规律可循，这种现象叫电磁波的非相干性。
多普勒效应：电磁波因辐射源（或观察者）相对于传播介质的运动，而使观察者接收到的频率发生变化。
2.1.2 物质的电磁波谱
自然界各种物质在光照条件下能反射出辐射能，物质由于自身具有一定的温度，因而也能不断发射出辐射能，如果把这种反射和发射辐射能以波长为参数记录下来,这就得到该物质的所谓“谱分布”。可以发现,各种不同的物质有它自己特有形式的的谱分布。遥感技术对目标物体进行探测和识别的工作原理，就是以各种物体对电磁波辐射的反射或发射辐射的不同的谱分布作为理论基础的。
2.1.2.1 电磁波波谱
由于产生电磁波的波源不同，因而它们的波长或频率也就不同，它们的性质（如传播的方向性、穿透性等）就有很大的差别。电磁波依据波长轴线的分布称为电磁波谱。电磁波信号是遥感研究的对象，电磁波谱是遥感研究的基础。
目前遥感技术所使用的电磁波谱段仅占整个电磁波波谱的一小部分,主要是在紫外线、可见光、红外线到徽波部分。
遥感常用的各光谱段的主要特征：
紫外线：0.01-0.4μm
0.01-0.3 μm的紫外线几乎全部被大气层吸收；
0.3-0.4 μm的紫外线部分能通过大气层到达地面；目前主要用于探测碳酸盐分布及油污染的监测，但对高空遥感不宜采用。
可见光：0.4-0.76μm 反射波段
由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫色光组成。人眼对可见
光能够直接感觉，不仅对可见光的全色光，而且对不同
波段的单色光，也都具有这种能力。所以可见光是作为
鉴别物质特征的主要波段，是遥感中最常用的波段。
红外线：0.76-1000μm
近红外（0.76-3.0μm）：反射波段，特征与可见光相似；
中红外（3.0-6.0μm）
远红外（6.0-15.0μm）
超远红外（15.0-1000μm）：
发射波段，红外遥感采用热感应方式探测地物本身的
辐射（热污染、火山、森林火灾等），能全天时遥感
微波：1-1000mm
分为：毫米波、厘米波、分米波；具有全天候、全天时、
穿透性强。
2.1.2.2 物质对电磁波的响应特性
辐射波谱特性：这种特性在可见光谱区就反映出物体的不同颜色，在远红外光谱区就反映为物体本身的温度。辐射波谱特性是遥感技术探测的重要理论依据。
空间特性：这种特性反映的是物体的形状、大小和结构等特征。普通航空摄影的判读技术就是以此为依据的。
辐射的偏振特性：电磁波在物体表面从入射到反射之间发生的偏振面的变化即为偏振特性，它是一种判读分析的标志
时间特性：物质发展中的短时间和长时间〈日、月、季节、年等〉的变化。
研究物体的辐射波谱特性是遥感技术的一个重要方面，它既为传感器工作波段的选择提供依据，又是遥感数据判读分析的理论基础。 泛指的辐射光谱特性，实际上包括两个范畴：物休对太阳辐射的反射和物体本身的发射辐射。
反射辐射的光谱范围可从0.3微米的紫外光谱区延伸到波长为2.5微米的近红外光谱区，物体在这一光谱区的辐射特性主要是方向反射和偏振，从0.75微米到2.5微米的近红外光谱区可称为反射红外区。
物体本身的发射辐射,包括红外热辐射和微波辐射。
2.2 大气传输特性
遥感的传感器接收到的总辐射亮度包括两部分：一部分是太阳辐射经过大气层入射到地面，再由地面反射的太阳辐射（ ）；另一部分是天空光的辐射（云的反射和大气微粒的散射辐射）（ ）。
A S L L L +=
2.2.1 大气对太阳辐射的影响
散射、吸收
L=L1+L2+L3+L4+ΔL 1：直接被大气散射2：目标反射3：大气下行辐射反射4：邻近像元的贡献
大气的散射作用
散射强度用散射系数表示。根据辐射的波长与散射微粒的大小之间的关系，散射作用可分为三种：
非选择性散射：当微粒直径比辐射波长大得多时的散射。此时的散射系数为一常数，散射与波长无关。如大气中的水滴、雾、烟、尘埃等气溶胶对太阳辐射，常出现这种散射。常见到的云或雾为白色，因为它们是由比较大的水滴组成，对各波长的可见光散射均是相同的。对近红外、中红外波段，这种散射将使传感器接收到的数据严重的衰减。
瑞利散射：当微粒直径远小于辐射波长时的散射。当 波长大于1μm 时，瑞利散射可忽略不计，如红外线、微波；而对于可见光影响较大，如晴朗的天空呈蓝色，就是由于大气中的分子把波长较短的蓝光散射到天空中的缘故。
米氏散射：当微粒直径与辐射波长差不多时的散射。主要是由大气中的气溶胶引起的，由于大气中云、雾等悬浮粒子大小与0.76-15μm 的红外线的波长差不多，因此，云、雾对红外线的米氏散射是不可忽视的。
2.2.2 大气窗口
由上所述，大气的反射、吸收和散射作用，使得能够穿过大气的辐射，局限在某些波长范围内。通常把这些通过大气而较少被反射、吸收或散射的透过率较高的电磁辐射波段称为“大气窗口”。因此遥感传感器选择的探测波段应包含在大气窗口内。
2.3 地物波谱特性的研究和遥感试验
地物波谱特征是指各种地物各自所具有的电磁波特性（反射辐射或发射辐射）。是选择遥感波谱段、设计遥感仪器的依据，也是用户判读、识别、分析遥感图像的基础。
比如在研制传感器之前，首先要进行地面模拟和测试，确定传感器测量光谱范围、波段设置（波段数、宽度、位置）和评价遥感数据的应用潜力，这时就需要利用野外光谱仪测定地面目标物的光谱
2.3.1 地物波谱的测定
地物波谱（反射辐射）的测定原理：用光谱测定仪分别探测被测地物和标准板，测量、记录和计算地物对每个波谱段电磁波的反射率，其反射率的变化规律（可绘成波谱曲线）即为该地物的波谱特征（反射辐射）。
用来测量太阳反射辐射的仪器称为辐射光谱仪（简称光谱仪）。
2.3.2 地物的光谱特性
自然界中任何地物都具有其自身的电磁辐射规律，如具有反射、吸收外来的紫外线、可见光、红外线和微波的某些波段的特性；它们又都具有发射某些红外线、微波的特性；少数地物还具有透射电磁波的特性，这种特性称为地物的光谱特性。
同类地物的光谱相似，但随着该地物的内在差异而有所变化。这种变化是由于多种因素造成的。如物质成分、内部结构、表面光滑程度、颗粒大小、几何形状、风化程度、表面含水量及色泽等差别。
衡量地物反射光谱特性的几个指标
1、反射率：是指任何物体表面反射阳光的能力。这种反射能力通常用百分数来表示。比如说某物体的反射率是45%，这意思是说，此物
体表面所接受到的太阳辐射中，有45%被反射了出去.英文表示：Reflectance
2、地表反射率：地面反射辐射量与入射辐射量之比，表征地面对太阳辐射的吸收和反射能力。反射率越大，地面吸收太阳辐射越少；反射率越小，地面吸收太阳辐射越多，表示：surface albedo
3、表观反射率：表观反射率就是指大气层顶的反射率,辐射定标的结果之一，大气层顶表观反射率，简称表观反射率，又称视反射率。英文表示为：apparent reflectance
4、行星反射率：从文献“一种实用大气校正方法及其在ＴＭ影像中的应用”中看到“卫星所观测的行星反射率（未经大气校正的反射率）”；在“基于地面耦合的TM影像的大气校正-以珠江口为例”一文有“该文应用1998年的LANDSAT5 TM影像,对原始数据进行定标、辐射校正,求得地物的行星反射率”。因此行星反射率就是表观反射率。
5、反照率(Albedo)：地表向各个方向反射的全部光通量与总入射光通量之比。
二. 地物的发射光谱特性
1. 黑体热辐射定律：
黑体辐射的特性：
辐射通量密度随波长连续变化，每条曲线只有一个最大值；
温度愈高，辐射通量密度也愈大，不同温度的曲线是不相交的；
维恩位移定律：
随着温度的升高，辐射最大值所对应的波长移向短波方向。
斯忒藩-波尔兹曼定律
黑体总辐射量与绝对温度的四次方成正比。
2. 地物发射率
发射率是指地物的辐射出射度与同温度的黑体的辐射出射度的比值，
3. 地物发射光谱
地物的发射率随波长变化的规律，称为地物的发射光谱。按地物发射率与波长间的关系绘成的曲线，称为地物发射光谱曲线。
2.3.3 环境对地物光谱特性的影响
地物的物理性状：表面颜色、粗糙度、风化状况及含水情况等
光源的辐射强度：同一地物的反射光谱强度，由于它所处的纬度和海拔高度不同有所差异。
——太阳高度
季节：同一地物，在同一地点的反射光谱强度，由于季节不同而有差异。
——太阳高度角
探测时间：在进行地物光谱测试中，必须考虑“最佳时间”，以避免由于光照几何条件的
改变而产生的变异
气象条件：同一地物在不同天气条件下，其反射光谱曲线也不一样。
2.3.4 地物光谱的应用
野外光谱仪在自然环境下测得的高光谱数据可用于不同的遥感领域。
首先，野外光谱仪数据可供用来建立和测试描述表面方向性光谱反射和生物物理属性的关系。地表的辐射能抵达传感器是一个复杂的过程，受多种因素影响，包括地面的生物物理性质、地表的宏观微观糙度、观测和光线照射的几何角度、大气状态等因素的影响。因而这种模拟是必要的。
其次，光谱测量学用来描述表面反射特性，以便为航空和航天传感器定标。
第三，当有些应用不需要图像数据时，光谱测量或低空测量不失为成本低廉、灵活的数据获取方法。
2.3 地物反射率遥感反演
地物反射率：地物的反射能量占总入射能量的百分比，称为反射率，一般用 表示。
行星反射率：表观反射率是指忽略大气影响的地物反射率，又称表观反射率。
地物反射率反演：剔除大气传感器、观测几何、地形等的影响，获取地物真实反射率的过程
地物反射率遥感反演方法
目前，国内外专家提出了很多获取反射率的方法，概括起来主要有四大类。
第1类：是利用仪器在野外利用光谱仪直接测量地物反射率。运用这种方法测得的地物反射率比较准确，但是对于大面积的，多种地物的区域则不合适，工作量很大，因此通常不采用这种方法；
第2类：是利用图像进行反射率反演，主要有黑体目标法、暗体减法、直方图均衡法、固定目标法、对比度减少法等方法；
第3类：是借助地面地物的已知光谱反射率来反演地物反射率，包括混合光谱法和经验线性法；
第4类：是利用辐射传输模型反演地物反射率。
图像DN 、亮度、行星反射率之间的关系
行星反射率计算需要4个值
1、亮度值
2、日地距离
3、太阳光谱辐照度
4、太阳天顶角
一、行星反射率计算
ρ*
（1）L λ光谱亮度值，W/(m2·sr ·nm);
（2）d 为卫星过境成像时刻以天文单位计算的日地距离。
（3）θs 为太阳天顶角，值由头文件中提供的太阳高度角计算，即天顶角=90°-
高度角，
（4）ESUN 为传感器的光谱辐照度，
光谱辐射亮度计算
下面以Landsat 为例作计算说明。
儒略日计算
JD=1721103.5 + int(365.25*Y)) + int(30.6*M+0.5) + D
公式中：年: Y; 月: M; 日: D 如果M>2, 则Y = Y , M=M-3, 否则Y= Y-1, M=M+9
int(): 取整函数。
日地距离计算
年内序数日计算 式中：
INT （），取整函数
N （），返回数值函数
ISEVEN （），是否为整数函数，Y 、M 、D 分别表示年、月、日。
常用的卫星传感器系列
陆地卫星系列
气象卫星系列
海洋卫星系列
地球观测系统（EOS ）计划
环境与灾害监测遥感卫星
大气校正模型
大气是介于遥感传感器与地球表层之间的一层有多种气体及气溶胶组成的介质层，当电磁波由地球表层传至遥感传感器时，大气是必经的通道，在地-气-传感器的热传输中，由于大气的吸收、散射、发射，造成信息的损失。在消除由遥感器灵敏度引起的畸变后，还需要考虑π/180)
*4)-(DOY *cos(0.9856* 0.01674 - 1=d 30
-D +9)/12)+INT((M */4)))N(ISEVEN(Y -(2-M/9)*INT(275=DOY
大气效应的影响，即所谓的遥感图像的大气校正，这是定量遥感不可回避的问题。
6S模型介绍
6S是由法国大气光学实验室（the Laboratoire d`optique Atmospherique)提供的适用于VNIR（可见光/近红外）波段的大气校正软件。6S具有正向和反向两种工作状态，反向工作就可以把传感器观测的辐射亮度转化为地表反射率。
在6S大气校正软件中需要输入的主要参数有：
太阳天顶角、卫星天顶角、太阳方位角、卫星方位角。若没有计算出这些角度，可以输入卫星轨道与时间参数来代替。
大气组分参数，包括水汽、灰尘颗粒度等参数。若没有当地很精确的数据，可以采用6S提供的标准模型来替代。
气溶胶组分参数，包括水分含量以及烟尘、灰尘等在空气中的百分比等参数。同样，若没有当地很精确的数据，可以采用6S提供的标准模型来替代。
气溶胶的大气路径长度，一般可用当地的能见度参数表示，由于能见度指标在同一地区一天内不同时段会有变化，从气象局可以获得每天四个不同时段的能见度数据
几何纠正
α系统误差改正：对一些系统误差按实际测定的参数，如传感器姿态、传感器运行至各个摄站时刻、传感器内部结构的几何偏移等加以改正。
α几何精校正：当系统误差改正后，影像上还有残剩误差，包括残剩的系统误差和偶然误差，一般用地面控制点作进一步的几何处理。技术流程
辐射定标概念
遥感器定标:遥感器定标是指建立遥感器每个探测元件所输出信号的数值量化值与该探测器对应像元内的实际地物辐射亮度值之间的定量关系。
意义:
传感器性能评价与监测
能量分析
大气特征参数估测
大气订正和地形校正
多时相、多角度、多传感器数据的归一化
多光谱分析
定量分析模型的应用
6.2 辐射定标方法
卫星发射前实验室定标（Preflight calibration)
在轨星上定标（On-board calibration)
辐射校正场定标(外场定标)(Vicarious calibration)
反射率基法(Reflectance-based calibration)
辐照度基法(Irradiance-based calibration)
辐亮度基法(Radiance-based Calibation)
其他方法
未来发展改进方向
定标目标的方向特性BRDF测量与处理
选用更多有代表性稳定目标作为定标靶场
利用稳定目标进行多时次定标
开展多传感器间相互定标深入研究
继续深入开展热红外通道在轨辐射定标研究
用卫星遥感数据反演地表温度最早可以追溯到60年代初期发射的TIROS-II，出现的表面温度反演算法可归纳为：
单通道法
多通道法（分窗法）
单通道多角度法
多通道多角度法
陆地表面温度反演
分窗技术用到海水表面温度反演很成功，可以小于0.7K误差，但在陆地上比海面困难许多。
陆地表面温度的反演精度受下面几种因素影响：
陆地表面的比辐射率在时空领域变化大(11~12mm 0.9~0.99)
陆地表面的比辐射率随波长变化
陆地表面的比辐射率随观测角变化
陆地表面温度和近地表气温差远大于海水表面温度和近海水气温差（普朗克一级近似不适用）
陆地表面温度在一个像元内变化很大
地表反射的大气向下辐射不可忽略
大气的作用及影响
吸收和再辐射（散射很小）
热红外波段的主要吸收气体是水蒸气、二氧化碳和臭氧。
在10~12mm里，大气的主要吸收气体是水蒸气。透过率主要随水蒸气变化，但不仅仅是水汽总量函数，还受水蒸气分布及大气廓线的影响。
野外光谱测量意义：
（1）野外光谱数据可用来建立和测试描述表面方向性光谱反射和生物物理属性的关系；
（2）野外光谱测量用来描述表面反射特征，以便为航空和航天传感器定标；
（3）在不需要图像数据时，光谱测量或低空测量是一种成本低廉、灵活的数据获取方法
野外测量时需要考虑的因素
选择无云或少云的天气
风带来的氧气浓度的差异
周围目标的光极化干扰
白板完全覆盖视场
几何布置
注意选择适当的时间
6S：1 输入卫星的几何条件2 根据输入对应时间，角度3 输入大气的模型
4 输入气溶胶模型（Aerosols model）
5 输入气溶胶模型的浓度(可见度)
6 输入目标高度xps=0
7 输入遥感器高度xpp=-1000
8 输入传感器的波段代号
9 输入地表状况10 输入RAPP 的空气校正参数11 打开sixs.out文件，找到经校正之后的系数，计算大气校正的表达式measured radiance既是辐射亮度值图像
ENVI下利用ETM+数据反演地表温度：
第一步：准备数据
热红外数据使用的是Landsat的第六波段，已经做了传感器定标、几何校正、大气校正和工程区裁剪，详细流程参考后面的流程图。文件为TM6-rad-subset-jz-xiangfan.img。
由TM影像（已经过大气校正）生成的NDVI数据，已经利用主菜单->Basic Tools->Resize Data（SFatial/SFectral）重采样为60米分辨率，与TMi6数据保持一致，文件名为：TM-NDVI-60m.img。
第二步：地表比辐射率计算
物体的比辐射率是物体向外辐射电磁波的能力表征。它不仅依赖于地表物体的组成，而且与物体的表面状态(表面粗糙度等)及物理性质(介电常数、含水量等)有关，并随着所测定的波长和观测角度等因素有关。在大尺度上对比辐射率精确测量的难度很大，目前只是基于某些假设获得比辐射率的相对值，本文主要根据可见光和近红外光谱信息来估计比辐射率。
(一) 植被覆盖度计算
计算植被覆盖度Fv采用的是混合像元分解法，将整景影像的地类大致分为水体、植被和建筑，具体的计算公式如下：
FV = (NDVI- NDVIS)／(NDVIV - NDVIS)（2）
其中，NDVI为归一化差异植被指数，取NDVIV = 0.70和NDVIS = 0.00，且有，当某个像元的NDVI大于0.70时，FV取值为1；当NDVI 小于0.00，FV取值为0。
利用ENVI主菜单->Basic Tools->Band Math，在公式输入栏中输入：
（b1 gt 0.7）*1+（b1 lt 0.）*0+（b1 ge 0 and b1 le 0.7）*（(b1-0.0)/(0.7-0.0)）
b1:选择NDVI图像
得到植被盖度图像。
(二) 地表比辐射率计算
根据前人的研究，将遥感影像分为水体、城镇和自然表面3种类型。本专题采取以下方法计算研究区地表比辐射率：水体像元的比辐射率赋值为0.995，自然表面和城镇像元的比辐射率估算则分别根据下式（3）（4）进行计算：
εsurface = 0.9625 + 0.0614FV - 0.0461FV2 （3）
εbuilding = 0.9589 + 0.086FV - 0.0671FV2 （4）
式中，εsurface和εbuilding分别代表自然表面像元和城镇像元的比辐射率。
利用ENVI主菜单->Basic Tools->Band Math，在公式输入栏中输入：
（b1 le 0）*0.995+（b1 gt 0 and b1 lt 0.7）*(0.9589 + 0.086*b2 - 0.0671*b2^2)+(b1 ge 0.7)*(0.9625 + 0.0614*b2 - 0.0461*b2^2)
b1：NDVI值；
b2：植被覆盖度值。
得到地表比辐射率数据。
第三步：计算相同温度下黑体的辐射亮度值
辐射传输方程法，又称大气校正法，其基本思路为：首先利用与卫星过空时间同步的大气数据来估计大气对地表热辐射的影响。然后把这部分大气影响从卫星高度上传感器所观测到的热辐射总量中减去。从而得到地表热辐射强度．再把这一热辐射强度转化为相应的地表温度卫星传感器接收到的热红外辐射亮度值Lλ由三部分组成：大气向上辐射亮度L↑，地面的真实辐射亮度经过大气层之后到达卫星传感器的能量；大气向下辐射到达地面后反射的能量。卫星传感器接收到的热红外辐射亮度值的表达式可写为（辐射传输方程）：
Lλ = [ε·B(TS) + (1-ε)L↓]·τ + L↑
这里，ε为地表辐射率，TS为地表真实温度，B(TS)为普朗克定律推到得到的黑体在TS的热辐射亮度，τ为大气在热红外波段的透过率。则温度为T的黑体在热红外波段的辐射亮度B(TS)为：
B(TS) = [Lλ - L↑- τ·(1-ε)L↓]/τ·ε
在NASA官网(httF://https://www.doczj.com/doc/2516341402.html,/)中输入成影时间以及中心经纬度，则会提供上式中所需要的参数。本专题输入的数据是襄樊市地区2002年9月2日北京时间10：30成像的Landsat7 ETM+影像，影像中心的经纬度为：32.51N, 111.81 E。得到下图参数图:大气在热红外波段的透过率τ为0.6，大气向上辐射亮度L↑为3.39 W/(m2·sr·μm)，大气向下辐射亮辐射亮度L↓为5.12W/(m2·sr·μm)。
图4.412002年9月2日Landsat ETM+数据的大气辅助参数
利用ENVI主菜单->Basic Tools->Band Math，在公式输入栏中输入：
（b2-3.39-0.6*（1-b1）*5.12）/（0.6*b1）
b1：60m分辨率的地表比辐射率值；
b2：表示热红外波段大气校正后的辐射定标值。
得到了温度为T的黑体在热红外波段的辐射亮度值。
第四步：反演地表温度
在获取温度为TS的黑体在热红外波段的辐射亮度后，根据普朗克公式的反函数，求得地表真实温度TS：
TS = K2/ln(K1/ B(TS)+ 1)
对于
ETM+，K1 =666.09W/(m2·sr·μm)，K2 =1282.71K。
利用ENVI主菜单->Basic Tools->Band Math，在公式输入栏中输入：
（1282.71）/alog（666.09/b1 +1）-273
b1：温度为T的黑体在热红外波段的辐射亮度值。
得到真实的地表温度值，单位是摄氏度。
第五步：结果浏览与输出
在DisFlay中显示温度值，是一个灰度的单波段图像。
(1) 选择Tools->Color MaFFing->Density Slice，单击Clear Range按钮清除默认区间。
(2) 选择OFions->Add New Ranges，增加以下四个区间：
l 39℃以上，红色
l 35℃至39℃，黄色
l 30℃至35℃，绿色
l 低于30℃，蓝色
(3) 单击Apply。
(4) 选择File->OutFut Range to Class Image，可以将反演结果输出。