基于星载高光谱数据的中长波地表发射率连续波谱反演与验证方法

Land surface emissivity (LSE) is a key parameter for the understanding of land surface energy budget and mineral identifications. In light of the limitations of LSE estimation by traditional multispectral infrared data, such as the underdetermined problem, discontinuity, and the lack of whole LSE spectrum in the middle and long wave infrared region, the retrieved LSE is impractical for actual applications. Based on the previous studies, the method aimed to acquire the LSE spectrum with hyperspectral remote sensing data is proposed in this project. With the simulated hyperspectral brightness temperatures, the optimized channels for LSE retrieval are selected. Through the reparameterization of land surface and atmospheric parameters and the introduction of constraints, an integrated retrieval model for LSE, land surface temperature and atmospheric parameters is then built. The solutions are optimized by the iteration algorithm and the results are cross-validated by other accurate remotely sensed LSE products. In the end, the retrieval and validation methodology is developed for the middle and long wave land surface emissivity spectrum. This study is valuable for improving the retrieving accuracy of LSE and helpful for providing some essential theoretical and technological supports in LSE productions, which are used for ecological monitoring and resource explorations.

地表发射率是地球表层系统中非常重要的物理参数，对于精确理解地表能量平衡及其影响机理以及矿物质识别等研究都具有重要意义。鉴于传统多光谱遥感通道数目有限，导致地表发射率遥感产品存在精度受限、不连续以及谱段范围缺失等不足，严重限制了地表发射率产品的实际应用。本项目针对以上问题，在分析前人研究成果的基础上，充分挖掘星载高光谱数据在中长波地表发射率遥感反演方面的潜力，通过优选适合地表发射率一体化反演的最佳通道，探寻高光谱数据不同通道间的约束关系以及合理减少未知数个数的途径，结合多尺度逐级真实性检验策略，形成一套适用于星载高光谱遥感数据的中长波地表发射率连续波谱反演与验证方法。通过本项目的研究能够提高中长波地表发射率遥感反演精度和水平，填补地表发射率连续波谱缺失的遥感技术空白，满足国家生态环境监测和资源勘探等方面的需求，为打造国际一流的地表发射率遥感产品提供可靠的技术支撑与科技储备。

地表发射率是地球表层系统中非常重要的物理参数，对于精确理解地表能量平衡及其影响机理以及矿物质识别等研究都具有重要意义。针对目前地表发射率遥感反演存在的精度受限、不连续和谱段范围缺失等不足，主要开展了基于星载高光谱数据的中长波地表发射率连续波谱的反演与验证方法研究，创建了大气效应自校正的地表温度和发射率遥感分离方法模型，并在此基础上构建了基于神经网络的地表和大气参数一体化反演方法，形成一套对先验知识依赖性较弱，技术完备和精度可靠，且可直接从星载数据反演地表发射率波谱的理论和方法，提高了地表发射率遥感反演精度和水平，可为相关部门提供必要的技术支撑和知识储备。项目总计发表科技论文22篇，其中SCI论文11篇，EI论文6篇，CSCD论文1篇，培养博士生2名和硕士生1名，撰写了年度总结报告和项目总报告，全面完成了预定的研究目标和研究内容。本项目所取得的研究成果将对地表发射率遥感反演相关的理论与实践研究大有裨益。