地球表面热红外遥感观测的信息提取算法

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contributed at 2018-12-04

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岳天祥编著
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Geography SubjectGIScience & Remote SensingGround Feature Spectrum

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地球表面热红外遥感观测的信息提取算法

    1.表面温度与表面通量之间的联系

     表面温度与表面通量之间的联系可用一个一维表面能量平衡方程来表示:

        

      此方程式中,显热通量(HWm-2)表示为:

             

蒸散表示为(EWm-2):

             

式中,CaJm-3K-1)是空间的体积热容量;Tareo是表面大气动力学温度;Ta是冠层上方附近空气温度;rasm-1)是空气动力学阻力;esPa)是表面温度对应的饱和水蒸气压;ea(Pa)是冠层上方附近水蒸气压;γ(PaK-1)是干湿计常数;rssm-1)是水分扩散的表面阻力,其值依赖于(es-ea)。

表面吸收的净辐射(Rn)是净太阳辐射和净热辐射之和,其表达式为:

 

式中,Rs是入射太阳辐射;a是表面漫反射系数;ε是表面宽频带半球面辐射率;σ是Stefan-Boltzman常数;Tsh是表面半球面热红外温度;RskyWm-2)是天空热辐射;GWm-2)是土壤热传导通量,其值可估计为净辐射的一部分。

    2.空气动力学与辐射温度之间的联系

    空气动力学温度可表示为:

 

式中,Tveg是植被动力学温度;Tsoil是土壤-表面动力学温度;Ta是空气温度;rsoil是土壤空气动力学阻力;rveg是植被空气动力学阻力;有效空气动力学阻力为

 

植被-土壤系统的直接热红外温度[TIR(θ)]是植被和土壤表面动力学温度以其在视界内各自占的比例的加权平均:

 

式中,θ是传感器的视顶角;n是温度的指数;fv(θ)是植被在红外传感器的视界中占的比例,对随机冠层或其他非均匀覆盖冠层,其可近似表示为,对8~14μm波段,n=4.

 

  亮度温度[TB(θ)]可近似为:

     

式中,ε(θ)是直接辐射率;Tsky是天空的半球面亮度温度。

   3.热惯量-可用水分方法

   热惯量(P)的量度:

             

   可用水分(M or m)根据Price可表示为:

             

   或根据Carlson表示为:

            

式中,CsJm-3K-1)是介质体积热容量;ksJm-1s-1K-1)是介质有效热导率;rv是水蒸气的过阻尼(sm-1)。

 

参考文献

Norman J MDivakarla MGoel N S:地球表面热红外遥感观测的信息提取算法。Remote Sensing of Environment199551

How to cite

《资源环境数学模型手册》 (2018). 地球表面热红外遥感观测的信息提取算法, Model Item, OpenGMS, https://geomodeling.njnu.edu.cn/modelItem/1cf505bc-b67c-4bd0-b0b9-88981dfa699f
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