GB_T 43997.1-2024 地表温度热红外遥感反演 第1部分：单通道法.docx

ICS35.240.70CCSA77中华人民共和家标准3GB43997.12024地表温度热红外遥感反演第1部分：单通道法Surfacetemperatureretrieva1.fromtherma1.infraredremotesensingdata一PartIzSingIechanne1.method2024-04-25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引吉IN1范阚12规范性引用文件I3术语和定义14方法原理与适用条件24.1 方法原理24.2 适用条件35反演流程和步骡35.1 操作流程35.2 反演步骤46不确定度分析6附录A（规范性）通道辅光度与温度的关系7A1.通道辐亮度与海度的出换方法7A.2通道辐光度时温度一阶儡导的计算方法7附录B（规范性）多项式法系数确定方法9附录C（规范性）不确定度评定方法10CA地表淑度的标准合成不确定度评估IOC.2反演模鞭分骑自身引起的地表温度不确定度评估10C.3大气参数分埴引起的地表讯度不确定度评估IOC.4地表发时率分僦引起的地表温度不确定度评估13C.5入臃箱亮度分曜引起的地表温度不确定度评估13C.6大气气溶胶分设引起的地上温度不确定度评估14参考文献15本文件按照GBT1.1-2020E标准化工作导W1.第1部分：标准化文件的结构和起草规则3的规定起草.本文件是GB"43997E地表温度热红外遥感反演的第1部分。GBzT43997己经发布了以下部分：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说任。本文件由中国科学院提出。本文件由全国遥能技术标准化技术委员会(SACyrC327)归F1.本文件起我单位：4国农业科学院农业资源与农业区划研究所、电件供大学、昆明理工大学、苏州中科大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、中国科学院地理科学与资源研究所、中国科学院大学、北京师范大学、北京大学、中国科学院空天信息创新研究院、大连海事大学、西南大学、山西大学、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、段四波、吴弊、唐4曲、周成虎、冷佩、赵伟、尚国排、陈银山、唐荣帆姜小光、脩丁戏、任华忠、刘向阳、马灵玲、钱永刚、邱实、高懋芳、张筱、草志豪、赵恩宇、干文凭、僦缎、黄成、张育羽、之照吉、Em巾硼、欧阳麻、葩福龙、帏启金、蔡文文。GRT439970地表阻度热红外遥超反演3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.GHT43997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健遥矮反演的流程、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迸行地表温I度和发射率协同反演的流程、步骤以及不确定度。-第I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建反演的流程、步界以及不确定度。地表温度热红外遥感反演第1部分：单通道法1范BI本文件描述了利用热红外遥感数据反演地表温度的单通道法原理与适用条件、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沟口区内采用一个通道数据的他表温度反演，2H范性引用文件本文件，GBTGBTGBT415342022415382022415412022下列文件中的内容通过文中的规莅性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注I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）适用于地表温度遥感产品真实性检验地衣发射率遥感产品JX实性检龄热红外遥感超本术语GB.T415342022.GB，T415382022.GB门'415412022界定的以及下列术i?5和定义适用于本文件.3.1地球表面温度surfacetemperature表征地球表画厚度等于穿透深度（范围0.110倍波长）的表皮的粽合甜度.注：逸盛数据反演得到的地表湘度是在性修器获取的硒温度的伽比消除了大气和发射率彰响后的地农非向温混合像元的等效油以即方向辎射“五度）,包括征地表面温度和海洋表面温度，的位为开尔文（2，【来源：GBT415342022.3,23.2光谱】发射率Ispectni1.1.em1.ssivityDtift比辐射率热辐射体的自身光谱J辐射亮度与同温度同波长下的黑体的光谱相射亮度之比.来源：GBT4153820223.1）33J*D½*f1.M%ftAtseosarapectra1.radi三jc星上光阳辐射亮度sate1.1.ite（spettra1.）radia11ce在给定方向上，表面离地光诙相射）亮度经大气作用后被P星传感器接收到的光i朴福射亮度.来源：GBrr415412022,3.261Xi普朗克定律P1.anck's1.aw冷朗克函数P1.ancksfunction黑体S射定律b1.ackbodyradiation1.aw描述给定温度下处于热平衡状态的黑体的光谱招射亮度的波长或波数变化的函数关系的定律。注：随波长纪匕的普朗克定律表达W见公式-(<r!(1)Am"h-式中3CD一黑体的光谱相射)亮度，单位为瓦每平方米球面度微米Wnffrnh普朗克常数.取(*1.为662607015X10-34.单位为加秒(Js);_光速.取值为2.99792458×10»,单位为米衽杪(3)：_波长，单位为微米Um);kg玻尔兹哽常数.取值为1.38O>J9×Ig3,单位为焦每开尔文(JK);T奥体温度.单位为开尔文(K).Iif1.波数变化的普朗克定律衣达式见公式.bII'7.:r1(2)*,-1.式中：Be奥体ff尤渊矶射比度,单位为比短平方米球面度负次方厘米W*nRwcmJH;h普朗克常数,取位为6.62607015XIcH«.取位为焦杪(J。C-JtiS.取值为Z9979245«X10'.单位为米每杪(mXy一波数.取位为标厘米(CmkB玻尔兹及常数.取值为1.380&19X1023,单位为供传开尔文(JKkT-黑体温度，单位为井尔文(K)。来源：GBT415412022.3.10)3.5大气柱总水汽含员tota1.coIuiuiWatervapor地面到大气层顶垂直路径上单位板面积内所含气态水的总质量。注：单位为克林平方匣米但m”3.6近地面空气温度surfaceairIenipera1.iire距地表下桀面高度介于1.5m2m处的空气温度。4方法原理与适用条件41方法原理星于热红外相射佻检模型，单通道法通过抉取的大气参数来消除大气效应的影响，进而实现地衣温度的遥感反演.学洒道法的数学模型按公式(3)衣示:T.(0.)If,(。£)一1t(.f)式中1TeM观测天顶角0和观测方位角巾上的地表温度，单位为开尔文(0观测天顶角,单位为度(°)：观测方位角,电位为度C);BJ一通道i的密朗克定律的逆函数，计律方法按附录A的A.I执行;1.i(0,)观测天顶角。和观测方位角小上通道i的入瞳轴亮度,单位为瓦每平方米球面度微XW(mjsrm)或乩每平方米球面度负一次方厘米W(m*srcmJ”;c,(O,)观测天顶角0和观测方位角上通道i的地表发射率：Ia一通道i的大气下行幅射.单位为瓦每平方米球面度微米IWMm37h砌或瓦每平方米球面度负一次方闻米W(nRsrcnM)J:IXo)一观测天顶角0上通道i的大气透过率：1.(O)一观测天顶角。上通道i的大气上行和射，单位为瓦林平方米球面度微米W(m2srm)或f1.3平方米球面度负一次方厘米IW(m*-srcm-)b注IUQg)=B1.T1.勒刈，其中，B.为通道i的普朗克定律；Tj(Oe)为观测天顶角。和观测方位角小上通道i的XJI也b单位为开尔兑Id4.2采用单通道法反演地表温fS.应满足以下条件：a)特反演像元所对应的传感器瞬时视场向内无云：b)待反演像元沙尘气溶胶的光学厚度小于0.3：c)传法器在8Pm14m波长范围内至少仃一个通道：d)待反演像元的通道地表发射率己知；C)传感器观测时刻前后Ih内的大气温湿晚线已知，或大气柱总水汽含量和近地面空气温度已知,或大气柱总水汽含量已知.55.1地表温度热红外遥媾反演单通道法的操作流程见图10图1地表温度热红外遥感反演单通道法流程图5.2反演步赛1 .2.1反演通道选择如果传感器的热纤.外通道数盘大于1,陶选取大气吸收最小(即大气透过率最大)且地衣发射率较大的通道诳行地表温度反演，5 .2.2大气叁数估算方法选择根据大气信息获取的情况，选择合适的大气参数估算方法。a)当与传感器观泅时刻同步(时间相差前后1h内)的大气讯泡脚线已知时,应优先采用保射传输模拟法,通过将同步大气温湿施线、传感器光诣响应函数、观测角度输入到大气辎射传输模型中，计算得到大气透过率大气上行辐射1“<0)和大气下行辎射1.di。b)当未知同步大气淑湿麻纹，但已知大气柱总水汽含加和近地面空气温度时.应采用二元二次多项式法见公式(1)公式(6)进行怙灯.««rf)-()TW“J，(5>t.-()-6wu()TW”>AJ=JTW式中：t；(0>观测天顶向D上通遒i的人气透过率；0观测天顶角，单位为度(°)；a三n.；(0)一一人气透过率与大气柱总水汽含量和近地面空气温度之间的二元二次多项式拟合系数，是观测大顶角0和通道i的函数：T,近地面空气制弘单位为开尔文(K);W大气柱总水汽含S1.单位为克每平方厘米(gcm2);1.(0)-观测天顶角。上通道i的大气上行辐射,单位为瓦每平方米球面度微米(W/(mjsrm)或瓦每平方米球面度负一次方瓯米W(m2srcm-,>:b三:(0)大气上行辎射与大气柱总水汽含M和近地面空气温度之间的：元：次多项式拟合系数，是观测天顶角0和通遒i的函数；1.a,一通道i的大气下行辐射，单位为瓦每平方米球面度做米W(mrm)或瓦每平方米球面度负一次方厘米(WXnAsrsP);C皿一一大气下行幅射与大气柱总水汽含量和近地面空气淑度之间的二元二次多项式拟合系数,是通道i的函数.C)当未知同步大气温湿成戏，且仅已知大气柱总水汽含Jft时，采用一元二次多项式法见公式(7)公式(9)进行估算.30)=2;(O)W2+a;(0)W+ao;(0)1.u:(。尸2:(O)W%(Q)W+o0)(8)1.a=Y