【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的圖像與標(biāo)準(zhǔn)地圖之間的對(duì)應(yīng)點(diǎn)(即控制點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì))，用一種數(shù)學(xué)模型來近似描述遙感圖像的幾何形變過程，通過幾何控制點(diǎn)求出幾何畸變模型，然后進(jìn)行校正。本文中進(jìn)行幾何校正的工具是ENVI，選用二次方多項(xiàng)式方法校正，采點(diǎn)數(shù)大于20個(gè)。即使遙感系統(tǒng)工作正常，獲取的數(shù)據(jù)仍然帶有輻射誤差，其中主要是兩種最重要的環(huán)境衰減因素，一是由大氣散射和吸收引起的大氣衰減，二是由地形導(dǎo)致的衰減。由于成都盆地地形起伏不大，但大氣衰減明顯，因此，只利用ENVI自帶的大氣校正模塊進(jìn)行了簡(jiǎn)單的Dark Subtract大氣校正。由于受獲取影像云覆蓋區(qū)域較為嚴(yán)重的限制，只選擇了成都市幾年來完全沒有云覆蓋的地區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)于研究成都市熱島效應(yīng)時(shí)空變化還是具有一定的意義。在裁剪過程中利用了1：400萬地形圖在ArcGis中進(jìn)行矢量邊界對(duì)柵格數(shù)據(jù)的裁剪。下圖1為2009年3月24日遙感影像進(jìn)行裁剪后得到的結(jié)果圖：圖2 2005年裁剪后的3波段合成圖像圖3 裁剪用的 1：400萬地形圖4 基于LandSat TM/ETM+的地表溫度反演研究 TM/ETM+地表溫度反演算法Landsat TM/ETM+數(shù)據(jù)第6波段（120/60m）的地面分辨率遠(yuǎn)高NOAA氣象衛(wèi)星（）的熱紅外波段的地面分辨率，而且Landsat數(shù)據(jù)資料年限長(zhǎng)且多，有利于研究城市熱島動(dòng)態(tài)變化，因此選用TM/ETM+數(shù)據(jù)進(jìn)行地表溫度反演。但是Landsat 數(shù)據(jù)只擁有一個(gè)熱紅外波段，無法使用劈窗算法、TES等發(fā)展相對(duì)成熟的算法來反演地表溫度，這使Landsat數(shù)據(jù)獲取地表溫度方面受到較大的限制。目前，應(yīng)用TM6數(shù)據(jù)反演地表溫度有3種算法：輻射傳導(dǎo)方程法、單窗算法和單通道算法。輻射傳導(dǎo)方程法也稱大氣校正法，是完全根據(jù)電磁輻射從地球表面到傳感器的傳輸過程來計(jì)算的，熱紅外輻射傳感器所接收的能量主要包括三個(gè)部分：經(jīng)大氣削弱后被傳感器接收的地表熱輻射，大氣下行輻射經(jīng)地表反射后再被大氣削弱，最終被傳感器接收的那部分能量和大氣上行輻射，即 (1)試中，是被傳感器接收到的或者是大氣頂層的輻射亮度；ε是地表比輻射率；是根據(jù)普朗克輻射定律計(jì)算出的黑體的輻射強(qiáng)度；即為真實(shí)地表溫度；是大氣本身以及地球輻射被大氣反射回的向下的輻射強(qiáng)度；是大氣本身向上的輻射強(qiáng)度；τ是地表與傳感器之間總的大氣透射率。這一方法實(shí)際應(yīng)用起來非常困難，除計(jì)算過程復(fù)雜之外，大氣模擬需要精確的實(shí)時(shí)（衛(wèi)星飛過天空時(shí)）大氣廓線數(shù)據(jù)，包括不同高度的氣溫、氣壓、水汽含量、氣溶膠含量，CO2含量、O3含量等等，對(duì)于所研究的區(qū)域而言，這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)一般是沒有的。因此，大氣模擬通常是使用標(biāo)準(zhǔn)大氣廓線數(shù)據(jù)來替代大氣實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，或者是用非實(shí)時(shí)的大氣探空數(shù)據(jù)來替代。由于大氣廓線數(shù)據(jù)的非真實(shí)性或非實(shí)時(shí)性，根據(jù)大氣模擬結(jié)果所得到的大氣對(duì)地表熱輻射的影響的估計(jì)通常存在較大的誤差，從而使得大氣校正法獲得的地表溫度精度較差。覃志豪[12,13]等根據(jù)地表熱輻射傳導(dǎo)方程，通過一系列假設(shè)，建立了適用于從Landsat TM 第6波段（即熱紅外通道，以下稱為TM6）反演地表溫度的算法。該算法的優(yōu)點(diǎn)在于僅需要三個(gè)基本參數(shù)：地表比輻射率、大氣透過率和大氣平均作用溫度。其表達(dá)試由以下三個(gè)試子構(gòu)成： (2) (3) (4)式中，表示反演的地表溫度；Ta表示亮度溫度；是大氣平均作用溫度；和是常數(shù)，當(dāng)?shù)乇頊囟仍贠70℃；ε是地表輻射率；表示大氣透射率。大氣透過率和大氣平均作用溫度可以根據(jù)近地面的大氣濕度和平均氣溫來估計(jì)。在大多數(shù)情況下，各地方氣象觀測(cè)站均有對(duì)應(yīng)于衛(wèi)星過境時(shí)天氣要素的實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)。該算法的缺點(diǎn)在于：在參數(shù)化過程中使用的數(shù)據(jù)仍然是標(biāo)準(zhǔn)大氣廓線的，并沒有使用實(shí)時(shí)的大氣廓線數(shù)據(jù)，這使得推導(dǎo)出的經(jīng)驗(yàn)公式有可能在某些情況下不太適用。JimenezMunoz和Sobrino(2003)通過對(duì)普朗克函數(shù)在溫度值Tsensor附近作一階泰勒級(jí)數(shù)展開，提出了另一種適用于TM數(shù)據(jù)的普適性單通道算法(SingleChannel Algorithm，SC)，其表達(dá)式為： (5) (6) (7)其中，是地表溫度，是傳感器觀測(cè)到的光譜輻射亮度()，是傳感器觀測(cè)到的亮溫(K)，λ是有效波長(zhǎng)，，大氣參數(shù)、和可以根據(jù)大氣總水分含量來確定，對(duì)于TM熱紅外波段而言，參數(shù)計(jì)算公式如下： (8) (9) (10)為大氣水分含量。對(duì)于上述三種算法，Sobrino and JimenezMunoz通過實(shí)例做了比較，在參數(shù)都齊備的情況下，三種算法都能得到較準(zhǔn)確的結(jié)果，其中輻射傳輸方程法結(jié)果最為準(zhǔn)確，但是在衛(wèi)星過境實(shí)測(cè)資料沒有的情況下，輻射傳輸方程不能用，而只能用覃志豪單窗算法或者JmienezMunoz and Sobrino的單通道算法，Sobrino and JimenezMunoz比較得出的結(jié)論是，用JimenezMunoz and Sobrino單通道算法計(jì)算出來的均方根差要小于覃志豪單窗算法的計(jì)算結(jié)果，但是當(dāng)用上一些實(shí)測(cè)的大氣參數(shù)后。在沒有實(shí)測(cè)的大氣參數(shù)的情況下，覃志豪單窗算法的精確度略高于JmineezMunoz and Sobrino的單通道算法，因此，本文的研究中即使用覃志豪的單窗算法來反演成都市的地表溫度。 TM的亮溫計(jì)算第一，通常從第6波段的數(shù)據(jù)中計(jì)算亮度溫度，應(yīng)該先把灰度值（DN值）轉(zhuǎn)化為與之對(duì)應(yīng)的熱輻射強(qiáng)度值，再由熱輻射強(qiáng)度值推算所對(duì)應(yīng)的亮度溫度。由TM傳感器得到的遙感影像中，根據(jù)landsat TM使用手冊(cè)提供的資料，由TM的DN值轉(zhuǎn)為輻亮度（即熱輻射強(qiáng)度值）的計(jì)算公式如下： (11)其中: 為TM/ETM+遙感器所接收到的輻射強(qiáng)度（），為最大的DN值，即，為像元的灰度值，和為TM傳感器所接受到的最大和最小輻射強(qiáng)度值，即相對(duì)應(yīng)于和時(shí)的最大和最小輻射強(qiáng)度。發(fā)射前已預(yù)設(shè)TM6的常量，若當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，=255。因此，公式（）可以寫成如下形式： (12)由熱輻射強(qiáng)度值轉(zhuǎn)換得到亮度溫度的計(jì)算公式如下： (13)試中，為第6波段的像元溫度（K），和為發(fā)射前預(yù)設(shè)的常量，對(duì)于Landsat5的TM數(shù)據(jù)。對(duì)于Landsat 7的ETM+數(shù)據(jù)。 亮度溫度并不是地表的真實(shí)溫度，它包含了大氣和地表比輻射率等諸多因素的影響，表達(dá)的是大氣層外表面的溫度情況，因此要想獲得地表的真實(shí)溫度，必須對(duì)亮度溫度進(jìn)行大氣校正和地表比輻射率的校正，這一校正過程需要實(shí)時(shí)的大氣剖面數(shù)據(jù)和地表覆蓋狀況，通常比較復(fù)雜，眾多研究人員也在試圖探尋更簡(jiǎn)單的方法，從熱紅外遙感圖像中提取最真實(shí)的地表溫度。本文所采用的覃志豪單窗算法進(jìn)行成都市地表溫度反演時(shí)，主要涉及到三個(gè)參數(shù)，他們分別是大氣平均作用溫度，大氣透射率，地表比輻射率ε，下面分別闡述三大參數(shù)在本研究中計(jì)算流程。（1）大氣平均作用溫度的計(jì)算覃志豪等(2001)根據(jù)Modtran所提供的標(biāo)準(zhǔn)大氣推到出一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式，認(rèn)為在標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)下(天空晴朗、沒有渦旋作用)，大氣平均作用溫度(Ta，單位K)與地面附近(一般為2m處)氣溫(To，單位K)存在如下表線性關(guān)系。 = + (For USA 1976) (14) = + (For