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北京地区地表反照率TM数据反演与分析_冯焱

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北京市海淀区地表覆盖类型研究

北京市海淀区地表覆盖类型研究

北京市海淀区地表覆盖类型研究摘要：该文是针对北京市海淀区TM影像进行图像处理方面的工作，采用监督分类的方法体系对海淀区影像进行处理分析，在确定分类模板之后对地物进行分类和分类后处理工作，最后给出精度评价，从而可针对北京市海淀区的地表覆盖类型和分布情况作进一步研究。

关键词：图像处理分类海淀区评价Abstract：This article is processing TM images of Haidian district in Beijing.Adopt the way of supervised classification to process and analyse the image of Haidian district.After confirming the template，do something on classification and processing of objects.Then we can gain precision estimation.So according to the land cover of Haiding district in Beijing，we could make further study.Key words：image processing classification Haidian district estimate1 研究区域海淀区位于北京市西北近郊，面积430?km2，南北长约30?km，东西最宽29?km。

平原占3／4，山地、丘岭占1/4；境内河道长度119.8?km，湖泊数量和水域面积均列北京市各区县之首。

因此，研究海淀区的地表覆盖类型具有重要意义。

2 遥感影像信息和处理该文所用的遥感图像是1997年5月北京市海淀区TM影像。

此图像是由美国陆地卫星Landsat上搭载的专题制图仪TM所获取的，地面分辨率为30?m×30?m，大小为956行1034列，质量较好，通过目视判读可以判断地物的属性。

热红外图像地表温度反演

热红外图像地表温度反演

主要内容
概述 温度反演基本原理 地表长波辐射传输建模 地表温度反演 地表能量与辐射平衡
1、概述——地表长波辐射
地球长波辐射
1、概述——城市热岛
城市热岛 遥感监测
1、概述——城市热环境监测
北京市城区地表温度遥感反演图
1997 2001
2004
1、概述——城市热环境监测
1997年北京城区地表温度等级分布图
•辐射出与观测物体相等的辐射能量的黑体温度 •亮温具有温度的量纲，但不具有温度的物理含义
Tkin 4
Tb4 , Tb


1/
T4 kin
2、温度反演的基本原理
真实温度Tkin
•分子运动温度（Kinetic temperature）、动力学温度 （dynamic temperature） •真实温度不会随着观测角度和观测方向而改变，它是地表能 量平衡结果的真实反映。
热红外遥感的波段选择
max T b
2.7 遥感图像DN与辐亮度的关系
L,T

2hc 2
5

ehc
1
kT
1
(焦耳·秒-1·米-2·球面度- 1·米-1)
其中：
h=6.6261*10-34Js-1, Planck 常数 k=1.3806*10-23JK-1, Boltzmann常数 c= 3.0*108ms-1, 光速 e=2.7183，常数 T, 绝对温度 λ，电磁辐射的波长 L，辐射亮度
主要内容
概述 温度反演基本原理 地表长波辐射传输建模 地表温度反演 地表能量与辐射平衡
2、温度反演的基本原理
自然界任何高于热力学温度的物体都向外辐射具有一 定能量和波长的电磁波；

-》基于HJ_1_CCD数据的地表反射率反演与验证

-》基于HJ_1_CCD数据的地表反射率反演与验证

第３　１卷，第２期 光谱学与光谱分析Ｖｏｌ．３１，Ｎｏ．２，ｐｐ５１６－５２０２　０　１　１年２月 Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ　ａｎｄ　Ｓｐｅｃｔｒａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２０１１　基于ＨＪ－１－ＣＣＤ数据的地表反射率反演与验证李莘莘１，陈良富１，陶金花１，２，韩　冬１，王中挺３，贺宝华１１．中国科学院遥感应用研究所遥感科学国家重点实验室，北京　１００１０１２．大气边界层物理与大气化学国家重点实验室，北京　１０００２９３．环境保护部卫星环境应用中心，北京　１０００９４摘　要　环境一号卫星ＣＣＤ相机（ＨＪ－１－ＣＣＤ）３０ｍ的空间分辨率在地物识别中具有潜在优势，然而由于缺少短波红外通道，利用暗像元法反演地表反射率较为困难。

基于北京与珠三角地区的地物光谱试验，获得暗像元的植被指数与红、蓝波段反射率比值，构建基于辐射传输模型的大气校正算法。

为了验证算法精度，将北京地区卫星反演值与实测的草坪、水体、沥青、水泥等光谱数据，以及居民区、建筑物等模拟数据进行对比分析，表明红、蓝波段反演的相对误差分别控制在３８．７％和３７．２％以内。

通过与ＭＯＤＩＳ地表反射率标准产品对比，当反射率较小时红、蓝波段的相关性Ｒ２分别达到０．８０９　４和０．７２３　９；环境星ＣＣＤ数据能有效减弱混合像元影响，对水泥、建筑物等亮目标的反演精度高于ＭＯＤＩＳ产品。

关键词　ＨＪ－１－ＣＣＤ；ＭＯＤＩＳ；地表反射率；光谱分析中图分类号：ＴＰ７９ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６４／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－０５９３（２０１１）０２－０５１６－０５　收稿日期：２０１０－０４－１６，修订日期：２０１０－０７－１８　基金项目：国家（８６３计划）重大项目（２００６ＡＡ０６Ａ３０３），中国科学院知识创新工程重大项目（ｋｚｃｘ１－ｙｗ－０６－０１）和国家科技支撑计划项目（２００８ＢＡＣ３４Ｂ０４－１）资助　作者简介：李莘莘，１９８２年生，中国科学院遥感应用研究所博士生 ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｓｈｅｎｓｈｅｎ＠１２６．ｃｏｍ引　言 地表反射率代表某一波段在一定方向上地表对太阳辐射的反射能力，它是反演很多地表参数的重要变量，对于研究地气间辐射能量平衡、地物识别和分类、水分与气候模型等具有十分重要的意义［１，２］。

利用TM遥感影像和DEM估算山区地表反照率

利用TM遥感影像和DEM估算山区地表反照率

利用TM遥感影像和DEM估算山区地表反照率
李净
【期刊名称】《冰川冻土》
【年(卷),期】2010()3
【摘要】利用Landsat TM遥感影像可见光-近红外波段的数据和DEM,计算了复杂地形条件下的反射率,再将窄波段的光谱反射率组合得到地表反照率.在计算反射率时解决了两方面的问题:计算太阳入射光谱辐射时考虑了微观地形因素的局地海拔、地形坡度、坡向、地形遮蔽等参数对较高分辨率影像的影响;考虑了大气对遥感图像的影响.在全面地考虑了大气和地形对影像影响的基础上,发展了一个适用于利用DEM和较高分辨率的卫星影像计算复杂地形条件下的地表反射率和反照率的模型.以黑河上游山区为例,利用TM图像和DEM计算了复杂地形条件下的地表反照率,对结果进行验证表明模型合理可行.
【总页数】5页(P514-518)
【作者】李净
【作者单位】西北师范大学地理与环境科学学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP75;P407
【相关文献】
1.DEM在喀斯特山区多云背景下土地利用遥感影像解译中的应用
2.基于TM影像天山北坡地表反照率反演方法的研究
3.祁连山区域地表反照率遥感估算
4.塔克拉
玛干沙漠地表反照率参数化与遥感估算研究5.用TM影像和DEM获取黑河流域地表反射率和反照率
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基于TM影像天山北坡地表反照率反演方法的研究

基于TM影像天山北坡地表反照率反演方法的研究

Ｓ ｕ ｙ ｏ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｕቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｆ ｃ ｂ ｄ ｎ ｔ ｅ Ｎｏ ｔ ｅ ｎ Ｓ ｏ ｔ ｄ ｎ Ａｓｍ ｌ ｔｏ ｆＳ ｒ ａ ｅＡｌ ｅ ｏ ｉ ｈ ｒ ｈ ｒ ｌ ｐｅ
ｏ ａ ｈ ｎ Ｍ ｏ ｎｔ ｉ ｓ Ｂａ ｅ ｎ ＴＭ ｍ ａ ｅ ｆ Ｔｉ ｎｓ ａ ｕ ａｎ ｓｄ ｏ Ｉ ｇ
Ｓ ｏ ｅ ｏ ａ ｓ ａ ｏ ｎ ａｎ ｓｔ ｅｓ ｕ ｙ ａ ｅ ｎ ｈ ｌ ｐ ｆＴｉｎ ｈ ｎ Ｍ ｕ ｔ ｉ ｓ ａ ｈ ｔ ｄ ｒ ａ ａ ｄ ｔ ｅＴＭ ｍａ ｅ ａ ｈ ａ ａｓ ｕ ｃ ， ｎ ｏ ｄ ｃ ｅ ｏ ｏ ｒ ｐ ｉ ｎ ｔ ｓ ｈ ｒ ｉ ｇ ｓｔ ｅ ｄ ｔ ｏ ｒ ｅ ａ ｄ ｃ ｎ ｕ ｔ ｄ ｔ ｐ ｇ ａ ｈ ｃ ａ ｄ ａ ｍｏ ｐ ｅ —
２１． Ｏ１２
叠感 应用
遥感信息
基于 Ｔ 影像天 山北坡地 表反 照率反演方法 的研 究 Ｍ
王 继 燕① ， ～ 罗格 平①， 坤① ， 蕾①② 严 ～ 鲁 ＇
（ 中 国科 学 院新 疆 生 态 与 地 理 研 究 所 ， 鲁 木 齐 ８ ０ １ ； 中 国科 学 院研 究 生 院 ， 京 １Ｏ ４ ） ① 乌 ３０１② 北 Ｏ Ｏ ９
上 ， 据 亮 度 、 度 、 度 ３个 特 征 变 量 的 物 理 意 义 ， 根 绿 湿 以各 波 段 能 量 权 重 为 转 换 参 数 对 窄 波 段 地 表 反 照 率 进 行 组 合 ， 现 研 究 区宽 波 段 地 表 反 照 率 的反 演 ， 出基 于 不 同波 段 的 物理 意 义 的 地 表 反 照 率 。 实 得 关 键 词 ： 表 反 照率 ； 形 校 正 ； 气校 正 ； 谱 校 正 ； 工 河 流 域 地 地 大 光 三

基于TM影像的北京市热环境及其与不透水面的关系研究

基于TM影像的北京市热环境及其与不透水面的关系研究
温度呈线性缓慢 上升。 研究 结果 揭示 了不 透水 面与地表温度的关系 ， 表明不透水面盖度可以作为城市热环境 的一个重要指示
因子 ，为城 市规划建设及环境评价 等提供 了科学参 考。
关键 词 ：城 市热环境 ；北 京市 ；地表温度 ；不透水面 中图分 类号 ：Ｘ１ ６ ；Ｔ Ｐ ７ ９ 文献标志码 ：Ａ 文章编号 ：１ ６ ７ ４ ． ５ ９ ０ ６（ ２ ０ １ ３）０ ４ ． ０ ６ ３ ９ ． ０ ５
３ ． 南京信息Ｔ程大学遥感学院 ，江苏 南京 ２ １ ０ ０ ４ ４ ；４ ． 北京市气象局气候 中心，北京 １ ０ ０ ０ ８ ９
摘要： 城市化进程将 自 然景 观转换 为以不 透水 面为主体 的人 工景观 ， 改变 了地表与大气 间的水分和能量交换过程 ， 导致 了城
市热岛效应 。城市热岛效应 对区域气 候 、 生态环境等产生 了一 系列影 响 ， 其空间分布特征 以及影响因素分析已经成为城市 气
候 与环境研 究的重要 内容 。基于 ２ ０ １ １ 年７ 月２ ６日的 Ｌ ａ ｎ ｄ ｓ ａ ｔ ／ Ｔ Ｍ 卫星影像运用单通道算法反演 了北京市的地表温度来表 征
城 市热环境 ，运用线 性光 谱分解及 Ｖ Ｉ Ｓ模 型提取 了北京 市不 透水面盖度来 ，在此基 础上对北 京城 市热环境 的空 间分布特征 及其 与不透水 面盖度 之间的关 系进 行了分析讨论 。 研究表明 ： 北京主城 区的地表温度 明显高于郊 区， 城市热岛效应非常显著 ，
Ｅ－ ｍａ ｉ ｌ ： ｅ ｄ ｉ ｔ ｏ ｒ ｅ ｅ ｓ ｃ ｉ ． ｃ ｏ ｎ ｒ
基于 Ｔ Ｍ 影像 的北京市热环境及其与不透水面 的关 系研 究
徐永 明 ｚ ３ ຫໍສະໝຸດ 刘勇洪 １ ．中国气 象局北 京 城市气 象 研究所 ，北京 １ ０ ０ ０ ８ ９ ；２ ． 中 国科学 院寒 旱 区陆 面过程 与气 候变 化重 点实 验室 ，甘 肃 兰州 ７ ３ ０ ０ ０ ０ ；

城市下垫面反照率变化对北京市热岛过程的影响——个例分析

城市下垫面反照率变化对北京市热岛过程的影响——个例分析

城市下垫面反照率变化对北京市热岛过程的影响——个例分析江晓燕;张朝林;高华;苗世光【期刊名称】《气象学报》【年(卷),期】2007(065)002【摘要】随着城市的不断发展,城区地表反照率等下垫面物理特征和属性会发生明显的变化,进而会对城市热岛等大气环境形成影响.文中使用中国气象科学研究院开发的新一代数值天气预报模式(GRAPES),针对2004年10月北京一次重空气污染事件中的典型城市热岛过程,分别设计了两种数值试验方案:(1) 对照试验,使用模式缺省的城区下垫面反照率参数,取值0.18;(2) 敏感性试验,参考同期中国科学院大气物理研究所铁塔280 m高度下垫面反照率观测事实,将北京区域城市类型下垫面反照率减小至0.15.通过对比两种试验方案在1 km水平分辨率下的24 h模拟结果,研究了城市下垫面反照率变化对北京地区城市热岛过程的影响.结果表明:(1) GRAPES模式可成功模拟此次热岛过程中城区和郊区近地面温度的日变化趋势;(2)城市下垫面反照率的变化对城市热岛的发展非常重要,城市反照率下降0.03会使城市热岛强度增强0.8 ℃左右,结果也更接近实况.这说明随着城市发展引起的地表反照率减小有利于城市热岛强度增加;(3) 通过分析地表的长波辐射发现,在城市区域较小反照率情形下,城区的长波辐射始终比郊区大,有利于热岛的形成;同时也有利于城区近地层的风场辐合增加,对此次污染过程的发展是有利的.【总页数】7页(P301-307)【作者】江晓燕;张朝林;高华;苗世光【作者单位】中国气象局北京城市气象研究所,北京,100089;中国气象局北京城市气象研究所,北京,100089;中国气象局北京城市气象研究所,北京,100089;中国气象局北京城市气象研究所,北京,100089【正文语种】中文【中图分类】P4【相关文献】1.南京市四种下垫面气温日变化规律及城市热岛效应 [J], 黄良美;黄海霞;项东云;朱积余;李建龙2.太原城市下垫面扩张对边界层特征影响的个例研究 [J], 董春卿;郭媛媛;赵桂香;邱贵强3.南京地区下垫面变化对城市热岛效应影响的数值模拟 [J], 叶丽梅;江志红;霍飞4.基于遥感的武汉市下垫面类型对城市热岛效应影响研究 [J], 胡峻瑄;5.下垫面覆盖类型变化对城市热岛的影响——以北京市朝阳区为例 [J], 李膨利;Muhammad Amir Siddique;樊柏青;黄华国;刘东云因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于TM数据的北京市植被覆盖度反演及分析

基于TM数据的北京市植被覆盖度反演及分析

基于TM数据的北京市植被覆盖度反演及分析
王婧
【期刊名称】《科技与企业》
【年(卷),期】2016(000)004
【摘要】本文以像元二分模型和归一化植被指数(NDVI)为基础，分析北京市自2001-2011年10年间的植被覆盖变化。

以2001年、2007年和2011年3期的TM影像为数据基础，提取植被覆盖度并分级展示，统计分析该地区植被覆盖度的变化情况。

结果表明：近10年来，该区的植被覆盖度总体略呈上升趋势，平均植被覆盖度较高的地区，植被覆盖度有增加趋势明显；而平均植被覆盖度低的地区，植被覆盖略呈下降趋势。

【总页数】1页(P116-116)
【作者】王婧
【作者单位】河北省承德市兴隆县环境保护局 067300
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于MODIS数据的北京市绿色植被覆盖度监测与分析
2.基于Sentinel-2遥感影像的植被覆盖度反演及变化分析
——以上海市奉贤区为例3.基于Landsat8数据的乌鲁木齐植被覆盖度与地表温度反演分析4.基于Landsat8数据的乌鲁木齐植被覆盖度与地表温度反演分析5.基于TM数据的植被覆盖度反演
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基于TM影像的北京市北部三区县植被 覆盖度遥感动态监测

基于TM影像的北京市北部三区县植被 覆盖度遥感动态监测

图2
本研究技术路线图
2 植被覆盖度估算的遥感模型
2.1 像元二分模型
像元二分模型假设像元只有两部分构成： 植被覆盖地表与无植被覆盖地表。 所得的光谱 信息也只有这两个组分因子合成，它们各自的面积在像元中所占的比率即为各因子的权重， 其中植被覆盖地表占像元的百分比即为该像元的植被覆盖度。 因而可以使用此模型来估算植 被覆盖度。用公式表达为：
对（4）式进行变换，可得以下植被覆盖度的公式：
（4）
fc (S S soil ) (S veg S soil )
（5）
其中 Ssoil 和 Sveg 都是参数， 因而可以根据公式 （5） 来利用遥感信息来估算植被覆盖度。
2.2 NDVI 估算植被覆盖度的模型
NDVI 是目前应用最广的植被指数，经常被用作参考来评价基于遥感影像和地面测量或 者模拟的新的植被指数，NDVI 在植被指数中占有重要的位置。Bradley 将 NDVI 与植被覆 盖度作线性相关分析，肯定了 NDVI 与植被覆盖度有良好的相关性
2241 米，也是北京市第二高峰。平均海拔 500 米以上，气候独特，属温带与中温带、半干 旱与半湿润带的过渡连带。气候冬冷夏凉，年平均气温 8℃，素有北京“夏都”之称。幅员面 积 1993.75 平方公里。辖 3 个街道、10 个镇、4 个乡。 密云区，地理坐标西起东经 116°39 ′33"，东至 117°30 ′25 "，东西长 69 公里；南起北纬 40°13 ′ 7"，北至北纬 40°47 ′57"，位于北京市东北部，属燕山山地与华北平原交接地，东、 北、西三面群山环绕、峰峦起伏，巍峨的古长城绵延在崇山峻岭之上；中部是碧波荡漾的密 云水库，西南是洪积冲积平原，总地形为三面环山，中部低缓，西南开口的簸箕形。面积 2229.45 平方千米，是北京市面积最大的区。辖 17 个镇、2 个街道和 1 个乡。密云区为暖温 带季风型大陆性半湿润半干旱气候。冬季受西伯利亚、蒙古高压控制，夏季受大陆低压和太 平洋高压影响，四季分明，干湿冷暖变化明显。年平均气温为 10.8℃。 怀柔区是北京市的远郊区， 地处燕山南麓， 位于北京市东北部。 东临密云县， 南与顺义、 昌平相连，西与延庆县搭界，北与河北省赤城县、丰宁县、滦平县接壤。城区距北京东直门 50 公里，全区总面积 2122.6 平方公里。区内有四级以上河流 17 条，大中小型水库 16 座。 北部五个乡镇是密云水库的主要水源地。怀柔区地属暖温带型半湿润气候，四季分明，雨热 同期，夏季湿润，冬季寒冷少雪。全年日照时数约 2800 小时，年平均气温 9～13 摄氏度， 无霜期约 170～200 天，年平均降水在 600～700 毫米，主要集中在 6～8 月份。境内多山， 全区山区面积占总面积的 89%。 境内绵延起伏的群山中， 有名称的山峰 500 座， 海拔在 1000 米以上的有 24 座。

TM影像反射率对干旱区土壤含水量的响应特征

TM影像反射率对干旱区土壤含水量的响应特征

TM影像反射率对干旱区土壤含水量的响应特征1. 前言干旱区由于缺乏降水的影响，所以土壤水分含量较低，而土壤水分含量直接影响着作物的生长发育及土地利用效率，因此开展对干旱区土壤水分含量进行监测和评估，是能够对节约用水进行增效的重要措施。

遥感技术由于具备高时空分辨率，能够克服传统实地测量的劣势，所以在干旱区土壤水分的监测及评估方面具有广泛应用前景。

2. 研究内容研究表明，TM影像反射率能够反映土壤水分的含量，因此我们本次研究使用TM影像反射率数据，探究其对干旱区土壤水分含量的响应特征。

3. 实验设计我们选取了中国西北干旱区内蒙古某地的50个样本点，每个样本点的土壤含水量分别测得10次，并进行平均。

我们分别使用2003年和2004年不同月份的TM影像对样本点进行遥感监测，并计算出反射率数据。

我们通过对50个样本点的土壤含水量数据和相应的TM影像反射率分别进行相关分析，探究TM影像反射率与土壤水分含量之间的关系，并从多个方面来分析它们之间的响应特征。

4. 结果分析4.1 相关分析在2003年的监测结果中，土壤含水量和TM影像反射率的相关系数为-0.82，P值小于0.001，表明其相关性极强；在2004年的监测结果中，土壤含水量和TM 影像反射率的相关系数为-0.78，P值小于0.001，表明其相关性较强。

4.2 响应特征通过分析我们发现，土壤含水量和TM影像反射率呈负相关。

当土壤含水量增加时，其反射率降低；当土壤含水量减少时，其反射率增加。

这是由于，当土壤中含水量高时，土壤粒子间的距离较远，散射反射比较明显，而且土壤中水的吸收也比较大，因此土壤的反射率变小；反之，土壤含水量低时，土壤中没有太多的散射反射和水的吸收，所以土壤的反射率变大。

此外，我们发现当监测时间长时，TM影像反射率更能够反映土壤水分含量的变化。

在2003年监测中，5月份的TM反射率与土壤含量的相关系数最高，为-0.75，P值小于0.001，而在6月份，相关系数下降到-0.60，P值小于0.001；在2004年监测中，5月份的相关系数最高，为-0.72，P值小于0.001，而在6月份，相关系数下降到-0.51，P值小于0.001。

北京城区2000—2014年地表温度反演及因素分析

北京城区2000—2014年地表温度反演及因素分析

2研究方法
2.1技术路线 北京城区地表温度反演技术路线如图1o
数 据 预 处 理
首先将TIFF格式的数据转换为IMG格式，再 分波段进行辐射定标，用ERDAS软件的Modeler模 块将遥感影像的DN值转换为T0Ao然后将IMG 格式的各个波段数据用ERDAS进行波段合成，在 ArcGIS软件中使region. shp的坐标系与Landsat TM、ETM+数据的坐标系保持一致，统一采用UTM
图1技术路线 Fig. 1 Technical routine
2.2地表温度反演方法 2.2.1数据处理与辐射定标辐射定标是将记录 的原始DN值转换为辐射亮度值(即大气外层表面
、。 反射率 用户需要计算地物光谱反射率或光谱辐
ETM +、OLI的遥感影像数据（行号为32,带号为 123），影像已经过系统的几何校正、UTM Zone 50投
， 。 影 采用WGS 84坐标系 ETM+数据第6波段的分
辨率为60 m,其余波段为30m；TM数据第6波段分 辨ห้องสมุดไป่ตู้为120 m,其余波段为30 m（表1 ）o主要使用
。 的软件是 ERDAS 9.1、ArcGIS 10. 0
文章编号：1674-3636（2019）03-0499-07
0引言
地表温度（LST）作为直接反映地球资源环境动 态变化的一个重要参数,在气候、生态环境等许多领 域的研究中具有重要价值 （陈小瑜等,2013；杨树 彪,2015） o随着环境问题和城市气候异常的加剧， 城市地表热环境逐渐成为当前城市环境、城市气候
区热环境格局负面影响凸显的季节，热岛效应会加
（ , 剧城市高温出现的频率和高温灾害 李琳等 ） 、 2008 o主要研究北京城区（包括东城区、西城区

基于MODIS数据反演高反射率地区气溶胶光学厚度的方法研究

基于MODIS数据反演高反射率地区气溶胶光学厚度的方法研究

基于MODIS数据反演高反射率地区气溶胶光学厚度的方法
研究
刘兆亮;麻金继
【期刊名称】《大气与环境光学学报》
【年(卷),期】2012(7)5
【摘要】针对高反射率地区地表反射率难以确定的难点,假设在不同年间同一天相同地物的两个不同波段的比值近似相等的前提下,借助几何光学模型理论,应用MODIS历史产品和数据,即MODIS地表反射率产品(MOD09)、历史MODIS图像第七波段的地表反射率和待反演地区的MODIS第七波段的地表反射率数据计算出待反演地区的MODIS其他波段的地表反射率,然后结合利用6S辐射传输模式计算建立的查找表,可实现待反演区域的气溶胶光学厚度的反演。

以北京市区为例,应用该方法实现了北京市区的气溶胶光学厚度反演,并把反演结果与AERONET观测站的结果进行了对比,对比发现该反演方法对亮区域有效,其误差在30%以内。

【总页数】6页(P358-363)
【关键词】大气光学;MODIS图像;地表反射率;表观反射率;气溶胶光学厚度
【作者】刘兆亮;麻金继
【作者单位】安徽师范大学国土资源与旅游学院
【正文语种】中文
【中图分类】P237
【相关文献】
1.基于MODIS卫星遥感数据的大气气溶胶光学厚度优选反演方法 [J], 徐梦溪;许宝华;郑胜男;刘翔龙;石爱业
2.基于MODIS数据的大气气溶胶光学厚度反演——以皖苏沪地区为例 [J], 周鹏
3.基于ZY-3数据与MODIS数据气溶胶光学厚度反演方法对比分析 [J], 马进龙;闫亚亚;郭丽君
4.基于MODIS数据的城市气溶胶光学厚度反演方法 [J], 郭广猛;马龙
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北京地区地表反照率TM数据反演与分析_冯焱

北京地区地表反照率TM数据反演与分析_冯焱

165
渊潭、未名湖等地是水域分布较集中的区域，颐和园、奥
林匹克公园、天坛公园、陶然亭公园、世界公园等是绿地
分布较集中的区域。
3. 2 地 系 数 对 各 个 波 段 进 行 辐 射 定 标，
得到各个波段的表观辐射亮度，定标公式如下：
Lλ
=
LMINλ
+
（
（ LMAXλ QCALMAX
图 1 研究区影像图
图 2 北京市主城区 反照率分布图
从北京市 主 城 区 的 反 照 率 分 布 图 上 可 以 看 出， 二 环、 三环区域（ 北京站、北京南站、北京北站除外） 的色调比周 围暗淡，即 老 城 区 的 反 照 率 低 于 新 城 区 的 反 照 率。 利 用 AceGIS 软件建立北京市二环、三环、四环、五环的矢量边 界图，根据其矢量图，利用 ENVI 软件的 Statistics 功能，分 别计算了了 2010 年 8 月 8 号北京市二环、三环、四环、五 环、以及环间的平均反照率，如表 2（ 环间表示的是 2 条环 路之间的区域） 。
表 3 土地覆盖类型的平均地表反照率表
绿地
农田
建筑区 新建筑区 水体
Albedo 0. 1698 0. 2181 0. 1423 0. 1938 0. 0765
由表 3 可知，各下垫面类型的地表反照率由高到低的 排列顺序为农田、新建筑区、绿地、建筑区、水体。农田 的反照率最高，但是分布面积很少，只有在南五环和西五 环有零星分布； 农田、绿地的反照率都高于建筑区，这主 要是因为城区由混凝土、沥青等构成的街道、楼房等建筑 物的反照率比植被小，且城市建筑物密度大、楼层高，太 阳辐射经过多次反射，被反射的能量减少； 新建筑区的反 照率比旧建筑区的反照率高，随新建筑物不断老化以及植 被覆盖的增加，新城区的反照率有降低的趋势； 老建筑区 由于其屋顶材料的老化，植被覆盖较好，建筑物与植被的 混合像元现象较多，其反照率低于新建筑区； 北京市五环 以内的绿地面积为 9548. 1hm2 ，占北京市五环内总面积的 11. 1% （ 小于统计数据，零星的树木、草地在 30m × 30m 的 分辨率上不能分辨） ，反照率的均值为 0. 1698。 3. 4 地表反照率与 LST 和 NDVI 的关系

中国地区MODIS地表反照率反演结果的时空分布研究

中国地区MODIS地表反照率反演结果的时空分布研究

料 以 及 融 合 了 地 面 观 % H-/*:34$=:44::#23+"!""$& "
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MODIS卫星数据地表反照率反演的简化模式

MODIS卫星数据地表反照率反演的简化模式

收稿日期:2003211227;修订日期:2004205209基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(编号:G 200077907)资助。

作者简介:刘振华(1972-),女,博士生,主要研究方向为地图学与地理信息系统。

MOD I S 卫星数据地表反照率反演的简化模式刘振华,赵英时,宋小宁(中国科学院研究生院中国科学院遥感所,北京　100039)摘要:以内蒙西部地区的M OD IS 遥感图像数据和地表野外同步观测的光谱数据为例,在野外数据量较少且有定标数据的条件下反演地表反照率。

使用6S 大气1辐射传输模型进行大气校正,并通过M OD TRAN 4.0模型获取各波段地表入射光通量和窄波段的地表反照率;在窄波段反照率与宽波段反照率之间存在线性关系的前提下,以各波段的入射光通量占总入射通量的比例作为反演参数,实现窄波段到宽波段的反演。

反演结果证明此方法简便可行。

关　键　词:反照率;M OD IS ;M OD TRAN ;入射光通量;反射光通量中图分类号:T P 75 文献标识码:A 文章编号:100420323(2004)06205082041　引　言地表反照率作为整个太阳光谱的半球反射积分值,随时空变化而变化,在一般情况下变化较为缓慢,但在气候环境突然改变(暴风雪、沙尘暴等)的情况下其值变化非常显著。

地表反照率是研究气候模型、天气预报、资源和灾害监测(干旱、火灾、大气污染及洪水等)和水资源管理的一个重要参数。

M OD IS 产品中提供了面向全球的地表反照率数据。

显然,对于不同气候条件下的区域而言,产品的精度不够,反演其值具有重要意义。

遥感是获取大区域、乃至全球地表反照率的唯一手段。

地表反照率反演的过程大体有以下三步:①遥感图象数据的大气校正;②由校正后的地表反射率反演窄波段的地表反照率;③由窄波段地表反照率到宽波段地表反照率的反演。

其中窄波段地表反照率的反演,一般采用核驱动模型来实现〔1〕,核驱动模型考虑到多角度信息,鉴于本文所用野外实测光谱数据没有考虑角度信息,并假设地表为朗伯体的前提下,就从能量角度出发来获取窄波段的反照率;宽波段反照率的反演通常是要由宽波段传感器(例如:ERB 〔2〕、ScaR a B 〔3〕)测量大量的地表宽波段反照率的值,再与大量的地表窄波段反照率数据进行线性回归获取回归系数,最终得到两者之间的关系模型〔4,5〕,此方法是建立在大量地面实测数据的基础之上,在实测数据很少的情况下,这种方法并不很合理。

基于TM影像的北京市北部山区植被覆盖度遥感动态监测

基于TM影像的北京市北部山区植被覆盖度遥感动态监测
术 支持 。
关键词 ：Ｔ Ｍ 影像；植被覆盖度 ；ＮＤ ＶＩ ；像元二分模型 ；遥感动 态监 测
Ｄ ０Ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｒ １ ． １ ６ ７ １ — ６ ３ ９ ６ ． ２ ０ １ ３ ． １ １ ． ０ １ ８
１ 引言
植 被 覆 盖度 通 常 指森 林 面 积 占土 地 总 面 积 之 比 。 植 被 覆
式 中，Ｌ 为辐射亮度 ，单位 Ｗ ×１ ７ １ 。 ２ ×ｓ ｒ ×ａ ｍ～ ；Ｖ Ｄ Ｎ 为图像 的像元灰度值 ，取值范 围 ０ ￣２ ５ ５ ；Ｖ ｇ 。 ｉ 和 ｖ ｂ ｉ 是增
益 和 偏 移 ， 单 位 和 辐 射 亮 度 相 同 ， 可 以看 出 ， 辐 射 亮 度 和 Ｄ Ｎ 值 是 线性 关 系 。
２ ． ２数据准备
实验 数 据 采 用 北 京 Ｅ Ｔ Ｍ／ ｒ Ｉ Ｍ 影 像 两 期 数 据 ，其 中包 括 成 像 时 间为 ２ ０ ０ １年 ５月 ｌ ９ 目的 Ｌ ａ ｎ ｄ ｓ ａ ｔ ７ Ｅ Ｔ Ｍ 影 像 和 成 像 时间２ ０ １ ０ 年 ６月 ５日的 Ｌ ａ ｎ ｄ ｓ ａ ｔ ５ Ｔ Ｍ 影像 。 传 感 器 轨 道 号 均
遥 感 影 像 通 常 给 出的 是 像 元 Ｄ Ｎ 值 ，只 能进 行 同景 影 像 内部 的 比较 。 而对 多 时 相 、多 区域 、 多 种 传 感 器 的遥 感 数 据 ，
需要将 图像 Ｄ Ｎ值转换成对应像元 的辐射亮度值 ， 这个转换 过程即辐射定标，是保持数据 一致 性和精度 的基础工作［ ４ ］ ０ 由于 Ｄ Ｎ值是 由辐射亮度经线性变换得到的 ，因此 ，只 需利
要 参 数 的确 定提 供 方 法 ，并利 用 该 模 型对 北 京 市 北 部 山 区 三 区 县植 被 覆 盖 度 进 行 了遥 监 测 和 评 估 。

北京等7个气象台站太阳总辐射观测资料的准确度评估

北京等7个气象台站太阳总辐射观测资料的准确度评估

北京等7个气象台站太阳总辐射观测资料的准确度评估邱金桓;许潇锋;杨景梅【期刊名称】《应用气象学报》【年(卷),期】2008(019)003【摘要】基于地面太阳短波总辐射对气溶胶光学特性和地表反照率的敏感性,该文提出了一个评估我国气象台站总辐射资料准确度的方法.该方法选用气溶胶光学厚度和太阳天顶角较小情形下的晴天辐射资料,从太阳直射辐射反演气溶胶光学厚度,用于计算宽带透过率,再从该透过率和总辐射资料反演太阳常数EO,P,并采用EO,P对世界辐射基准(WRR)的偏差表示总辐射资料的不确定性.模拟结果表明:气溶胶折射率虚部和大气柱水汽含量的输入误差是两个主要的评估不确定因子.用于准确度评估的资料越多,越有利于平滑气溶胶、水汽含量等输人参数随机误差的效应,评估结果越合理.应用这一方法,该文评估了2000-2004年我国沈阳、额济纳旗、北京、乌鲁木齐、格尔木、上海和广州7个气象台站总辐射资料的准确度.7个站共有1161个太阳常数反演值,都满足太阳天顶角余弦(μO)大于0.7的条件.这些EO,P值对WRR的最大偏差为7.33%,97.78%的EO,P值对WRR的偏差小于5%,总平均EO,P值对WRR偏差只有-1.15%.依据这些结果,当μO≥0.7时,这些台站的晴天总辐射资料的不确定度估计为5%.【总页数】10页(P287-296)【作者】邱金桓;许潇锋;杨景梅【作者单位】中国科学院大气物理研究所中层大气与全球环境观测实验室,北京100029;中国科学院大气物理研究所中层大气与全球环境观测实验室,北京100029;中国科学院大气物理研究所中层大气与全球环境观测实验室,北京100029【正文语种】中文【中图分类】P4【相关文献】1.台站农业气象业务地面观测资料提取和统计软件应用 [J], 王万宣;许文进;吴雅芳2.北京地区自动气象站气温观测资料的质量评估 [J], 杨萍;刘伟东;仲跻芹;杨杰3.基层台站实时气象观测资料质量控制初探 [J], 何文旺;谢东;雷红萍4.鸡东气象台站新旧址气象观测资料差异对比分析 [J], 刘旭;王子洋;刘洋5.气象台站迁址历史观测资料三性分析 [J], 周晓倩;李又君;李雪源;王云芳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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影像的头文件。TM 影像的 6 个波段（ 第 6 波段热红外波段
除外） 定标后的得到各波段的辐亮度数据，分别代入 6S 模
型，6S 模型运行时主要输入参数如表 1 所示。
表 1 6S 模型的主要输入参数表
卫星成像时间 大气模式
气溶胶模式 大气象能见度（ km）
43： 52. 99 Midlatitude，summer Urban aerosols
－ －
LMINλ ） QCALMIN）
（
QCALMAX
－
QCALMIN）
（ 2）
式中，QCAL 为经过定标和量子化的比辐射率，单位为
数据 值 （ 无 单 位） 。LMINλ 为 QCAL = 0 时 的 波 谱 辐 射 率， LMAXλ 为 QCAL = QCALMAX 时的波谱辐射率，QCALMAX 为新的比辐射率（ rescaled radiance） 范围，各参数取值来自
地表温度（ LST） 和归一化植被指数（ NDVI） 是反映城市 小气候、环境的重要参数。利用 TM 的第六波段，采用覃 志豪提出的单窗算法反演地表温度，得到了北京市地表温 度分布图［19］。NDVI = （ 近红波段 － 红光波段） / （ 近红波段 + 红 光 波 段 ） ，对 于 TM 数 据， NDVI = （ Band4-Band3 ） / （ Band4 + Band3 ） ，利 用 经 过 6S 模 型 校 正 后 的 Band4 和 Band3，计算 2010 年的 NDVI，如图 4。
第 37 卷第 5 期 2012 年 09 月
测绘科学 Science of Surveying and Mapping
Vol. 37 No. 5 Sep.
北京地区地表反照率 TM 数据反演与分析
冯 焱①，冯海霞②
（ ①内蒙古自治区地质测绘院，呼和浩特 010020； ②北京大学遥感与 GIS 研究所，北京 100871）
京市主城区的的地表反照率情况进行了分析。
2 反演方法
利用遥感数据反演地表反照率的关键步骤，一是消除 大气对遥感数据的影响，即对遥感图像进行大气校正，得 到地表反射率； 二是窄波段反照率向宽波段反照率的转换。 2. 1 地表反射率计算方法
大气校正一直是遥感定量化的难点之一，目前常用的 方法主要有黑暗像元法、直方图匹配法、辐射传输模型法 等［13］。黑暗像元法和直方图匹配法都是依靠图像本身提供 的信息，没有利用大气和地面信息，属于相对的大气校正 方法； 辐射传输模型是校正精度较高的方法，较经典的有： 6S 模 型、FLAASH 模 型 和 MODTRAN 模 型 等。MODTRAN 模型计算的地表反射率精度较高，但计算量大，需要参数 较多； FLAASH 对 MODTRAN 进行了改进，通过光谱特征 估计大气的属性； 6S 模型描述了大气如何影响辐射在太阳 － 地表 － 遥感器之间的传输，考虑了气体吸收、分子和气 溶胶散射，是较精 确、 常 用 的 大 气 校 正 模 型 之 一［14，15］ 。 本 文利用 6S 模 型 对 图 像 进 行 大 气 校 正，从 而 得 到 地 表 反 射率。 2. 2 地表反照率计算方法
Albedo = 0． 356R1 + 0． 130R3 + 0． 373R4 + 0． 085R5 + 0． 072R7 － 0． 0018
（ 1） R1 、R3 、R4 、R5 、R7 代表 TM 影像的第 1、3、4、5、7 波段。
3 北京主城区地表反照率计算与分析
3. 1 研究区概况 本文以北京市五环以内的主城区为研究区，遥感影像
同下垫面的反照率、以及反照率与 LST 和 NDVI 的关系进行了分析，得出了结论。
【关键词】 地表反照率； 下垫面类型； 地表温度； NDVI
【中图分类号】 TP701
【文献标识码】 A
【文章编号】1009-2307（ 2012） 05-0164-03
1 引言
城市化进程的加快大大改变了城市下垫面的特性，自 然地表被人为地表所替代，例如： 原有的自然植被被建筑 物、沥青或水泥马路所代替。城市下垫面类型的改变，引 起地表反照率、地表覆盖类型、植被指数、地表蒸散、地 表温度、气温等一系列变化。城市地表反照率 （ albedo） 是 反映城市下垫面性质的关键环境参量，研究城市下垫面特 征变化引起的地表反照率的变化，对城市小气候、生态环 境等都具有重要的意义［1，2］。
利用遥感进行反照率估算的方法目前主要有 3 类： 一 是基于统计模型的方法，大多数统计模型假设地表为朗伯 体，首先对大气层顶反射率进行大气校正获得地表反射率， 然后根据各波段在太阳辐射中所占的权重来计算宽波段反 照率； 二是基于二向反射模型反演的方法，采用基于二向 反射模型反演的方法，在半球空间上对 BRDF（ Bidirectional Reflectance Distribution Function） 模型进行数值积分得到更为 精确的地表反照率结果； 三是直接反演法，直接利用大气 层顶方向反射率估算地表宽波段反照 率 （ Liang，2003 ） 计 算［16］。梁顺林利用大气辐射传输模型，通过模拟，建立了 9 种传感器的地表反照率数据的反演公式，通过验证，精 度达到 0. 02［7］，针对 TM 的地表反照率计算公式如下［17，18］：
数据选择的是无云 Landsat TM 影像，成像时间为 2010 年 8 月 8 号，轨道号为 123 /32，见图 1。北京市二环以内是北京 的老城区，四环与五环之间，近些年，发展较快，是城市 新建筑分布比较密集的地区。昆明湖、福海、中南海、玉
第5 期
冯 焱等 北京地区地表反照率 TM 数据反演与分析
表 3 土地覆盖类型的平均地表反照率表
绿地
农田
建筑区 新建筑区 水体
Albedo 0. 1698 0. 2181 0. 1423 0. 1938 0. 0765
由表 3 可知，各下垫面类型的地表反照率由高到低的 排列顺序为农田、新建筑区、绿地、建筑区、水体。农田 的反照率最高，但是分布面积很少，只有在南五环和西五 环有零星分布； 农田、绿地的反照率都高于建筑区，这主 要是因为城区由混凝土、沥青等构成的街道、楼房等建筑 物的反照率比植被小，且城市建筑物密度大、楼层高，太 阳辐射经过多次反射，被反射的能量减少； 新建筑区的反 照率比旧建筑区的反照率高，随新建筑物不断老化以及植 被覆盖的增加，新城区的反照率有降低的趋势； 老建筑区 由于其屋顶材料的老化，植被覆盖较好，建筑物与植被的 混合像元现象较多，其反照率低于新建筑区； 北京市五环 以内的绿地面积为 9548. 1hm2 ，占北京市五环内总面积的 11. 1% （ 小于统计数据，零星的树木、草地在 30m × 30m 的 分辨率上不能分辨） ，反照率的均值为 0. 1698。 3. 4 地表反照率与 LST 和 NDVI 的关系
165
渊潭、未名湖等地是水域分布较集中的区域，颐和园、奥
林匹克公园、天坛公园、陶然亭公园、世界公园等是绿地
分布较集中的区域。
3. 2 地表反射率计算
根据图像头 文 件 定 标 系 数 对 各 个 波 段 进 行 辐 射 定 标，
得到各个波段的表观辐射亮度，定标公式如下：
Lλ=Biblioteka LMINλ+（
（ LMAXλ QCALMAX
表 4 北京市区平均地表反照率、NDVI、LST 表
二环
三环
四环
五环
Albedo 0. 1360 0. 1415 0. 1396 0. 1524 0. 1457 0. 1643 0. 1556 LST（ ℃ ） 34. 28 34. 29 34. 29 34. 44 34. 37 33. 83 34. 07
作者简 介： 冯 焱 （ 1974-） ，男，江 苏 省 无锡市人，主要从事测绘和遥感技术与 应用。 E-mail： Feng. Yan. nm@ Gmail. com
收稿日期： 2011-4-13 基金项目： 国 家 高 技 术 研 究 发 展 计 划 （ 863 计 划 ） （ 2008AA121806 ） ； 城 市 气 象科学研究基金（ UMRF201001） ； 山东 省自然基金（ 2009BSB01784） 通讯作者： 冯海霞 E-mail： fhx76@ 163. com
表 2 北京市区平均地表反照率表
二环 环间 三环 环间 四环 环间 五环
2010 0. 1360 0. 1415 0. 1396 0. 1524 0. 1457 0. 1643 0. 1556
图 3 北京市 LST 分布图 图 4 北京市 NDVI 分布图
分别计算 了 北 京 市 二 环、三 环、四 环、五 环 平 均 的 LST 和 NDVI，详见表 4。
20
6S 模型运行后，可得到经过大气校正后的 TM 影像的 6 个波段的地表反射率。 3. 3 地表反照率计算与分析
利用遥感影像处理软件 ENVI4. 7 里的 Band Math 功能， 根据经验公式（ 1） ，得到北京市主城区的地表反照率，如 图 2。
筑区 5 类，利用 ENVI 软件进行监督分类。通过实际调查对 分类结果进行验证和修改，土地覆盖类型图的分类精度在 85% 以上。根据结果，利用 ENVI 软件的 Raster to Vector 功 能，生成各下垫面类型的矢量图，然后利用 ENVI 软件的 Statistics 功 能，计 算 出 各 下 垫 面 类 型 的 平 均 反 照 率，见 表 3。
图 1 研究区影像图
图 2 北京市主城区 反照率分布图
从北京市 主 城 区 的 反 照 率 分 布 图 上 可 以 看 出， 二 环、 三环区域（ 北京站、北京南站、北京北站除外） 的色调比周 围暗淡，即 老 城 区 的 反 照 率 低 于 新 城 区 的 反 照 率。 利 用 AceGIS 软件建立北京市二环、三环、四环、五环的矢量边 界图，根据其矢量图，利用 ENVI 软件的 Statistics 功能，分 别计算了了 2010 年 8 月 8 号北京市二环、三环、四环、五 环、以及环间的平均反照率，如表 2（ 环间表示的是 2 条环 路之间的区域） 。