ICS35.240.70 CCSA77 中华人民共和国国家标准 GB/T43997.2—2024 地表温度热红外遥感反演 第2部分:分裂窗法 Surfacetemperatureretrievalfromthermalinfraredremotesensingdata— Part2:Split-windowmethod 2024-04-25发布 2024-11-01实施 国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会发布目 次 前言 Ⅲ ………………………………………………………………………………………………………… 引言 Ⅳ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和定义 1 ……………………………………………………………………………………………… 4 方法原理与适用条件 2 …………………………………………………………………………………… 4.1 方法原理 2 …………………………………………………………………………………………… 4.2 适用条件 2 …………………………………………………………………………………………… 5 反演流程和步骤 2 ………………………………………………………………………………………… 5.1 操作流程 2 …………………………………………………………………………………………… 5.2 反演步骤 3 …………………………………………………………………………………………… 6 不确定度分析 5 …………………………………………………………………………………………… 附录A(规范性) 分裂窗模型系数查找表构建方法 6 …………………………………………………… A.1 概述 6 ………………………………………………………………………………………………… A.2 模拟数据生成 6 ……………………………………………………………………………………… A.3 反演条件分组 7 ……………………………………………………………………………………… A.4 分裂窗模型系数确定 8 ……………………………………………………………………………… A.5 模型系数查找表构建 9 ……………………………………………………………………………… 附录B(规范性) 不确定度评定方法 10 …………………………………………………………………… B.1 地表温度的标准合成不确定度评估 10 ……………………………………………………………… B.2 反演模型分量引起的不确定度评估 10 ……………………………………………………………… B.3 地表发射率分量引起的不确定度评估 10 …………………………………………………………… B.4 入瞳亮温分量引起的不确定度评估 11 ……………………………………………………………… B.5 大气柱总水汽含量分量引起的不确定度评估 11 …………………………………………………… B.6 大气气溶胶分量引起的不确定度评估 11 …………………………………………………………… 参考文献 13 …………………………………………………………………………………………………… ⅠGB/T43997.2—2024 前 言 本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 本文件是GB/T43997《地表温度热红外遥感反演》的第2部分。GB/T43997已经发布了以下 部分: ———第1部分:单通道法; ———第2部分:分裂窗法。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国科学院提出。 本文件由全国遥感技术标准化技术委员会(SAC/TC327)归口。 本文件起草单位:中国农业科学院农业资源与农业区划研究所、电子科技大学、昆明理工大学、苏州 中科天启遥感科技有限公司、中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所、河北地质大学、桂林理工 大学、中国科学院大学、中国科学院地理科学与资源研究所、北京师范大学、北京大学、中山大学、中国科 学院空天信息创新研究院、大连海事大学、西南大学、国家卫星气象中心、中国资源卫星应用中心、中科 星图股份有限公司。 本文件主要起草人:李召良、吴骅、唐伯惠、段四波、周成虎、冷佩、赵伟、刘向阳、尚国琲、陈锟山、 姜小光、唐荣林、阎广建、任华忠、郑小坡、马灵玲、邱实、高懋芳、覃志豪、赵恩宇、张霞、黄亮、付志涛、 钱永刚、高彩霞、王宁、欧阳晓莹、刘照言、王新鸿、于文凭、刘萌、范锦龙、韩启金、蔡文文。 ⅢGB/T43997.2—2024 引 言 GB/T43997《地表温度热红外遥感反演》旨在给出利用航天或者航空热红外遥感数据进行地表温 度反演的方法,规范流程和步骤,评定反演方法的不确定度。GB/T43997拟由四个部分构成。 ———第1部分:单通道法。目的在于明确利用单个热红外通道进行地表温度遥感反演的流程、步骤 以及不确定度。 ———第2部分:分裂窗法。目的在于明确利用两个热红外通道进行地表温度遥感反演的流程、步骤 以及不确定度。 ———第3部分:TES分离法。目的在于明确利用三个及三个以上热红外通道进行地表温度和发射 率协同反演的流程、步骤以及不确定度。 ———第4部分:日夜法。目的在于明确利用日夜双时相多个热红外通道进行地表温度遥感反演的 流程、步骤以及不确定度。 ⅣGB/T43997.2—2024 地表温度热红外遥感反演 第2部分:分裂窗法 1 范围 本文件描述了利用热红外遥感数据反演地表温度的分裂窗法原理与适用条件、反演流程和步骤以 及不确定度分析。 本文件适用于在热红外大气窗口区内采用两个通道的地表温度反演。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文 件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于 本文件。 GB/T41534—2022 地表温度遥感产品真实性检验 GB/T41541—2022 热红外遥感基本术语 3 术语和定义 GB/T41534—2022、GB/T41541—2022界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 地[球]表[面]温度 surfacetemperature 表征地[球]表[面]厚度等于穿透深度(范围0.1~10倍波长)的表皮的综合温度。 注:遥感数据反演得到的地表温度是在遥感器获取的亮度温度的基础上消除了大气和发射率影响后的地表非同温 混合像元的等效温度(即方向辐射计温度),包括陆地表面温度和海洋表面温度,单位为开尔文(K)。 [来源:GB/T41534—2022,3.2] 3.2 分裂窗 splitwindow 热红外大气窗口划分形成不少于两个大气子窗口。 注:通常在热红外大气窗口的8μm~14μm范围内划分两个大气子窗口,两个子窗口的波谱范围一般为 10.5μm~11.5μm和11.5μm~12.5μm。 3.3 大气柱总水汽含量 totalcolumnwatervapor 地面到大气层顶垂直路径上单位截面积内所含气态水的总质量。 注:单位为克每平方厘米(g/cm2)。 3.4 入瞳亮温 at-sensorbrightnesstemperature 在光谱设置相同条件下,与传感器入瞳光谱辐射亮度相同的黑体温度。 注:单位为开尔文(K)。 1GB/T43997.2—2024 4 方法原理与适用条件 4.1 方法原理 基于两个相邻热红外通道的大气吸收差异,通过通道i和j入瞳亮温的几何运算消除大气的影 响,完成大气效应的校正,进而在地表发射率的辅助下实现地表温度的遥感反演。 分裂窗法的数学模型按公式(1)表示: Ts=a0+a1+a21-ε ε+a3Δε ε2æ èçö ø÷Ti+Tj 2+a4+a51-ε ε+a6Δε ε2æ èçö ø÷Ti-Tj 2……(1) 式中: Ts ———反演的地表温度,单位为开尔文(K); a0~a6———分裂窗模型系数,与传感器响应函数、大气柱总水汽含量以及观测天顶角有关; ε ———通道i和通道j的地表发射率的算术平均值; Δε———通道i和通道j的地表发射率的差值; Ti———通道i的入瞳亮温,单位为开尔文(K); Tj———通道j的入瞳亮温,单位为开尔文(K)。 4.2 适用条件 采用分裂窗法反演地表温度,应满足以下条件: a) 待反演像元所对应的传感器瞬时视场角内无云; b) 待反演像元沙尘气溶胶的光学厚度小于0.3; c) 传感器在8μm~14μm波长范围内至少有两个通道; d) 两个通道对应的地表发射率已知; e) 大气柱总水汽含量已知。 5 反演流程和步骤 5.1 操作流程 地表温度热红外遥感反演分裂窗法的操作流程见图1。 2GB/T43997.2—2024