基于混合像元分解模型的多分辨率城市地表温度遥感反演——以南昌市为例

本研究以环鄱阳湖生态经济区的核心城市- - 南昌为例，使用MODIS、Landsat TM/ETM+、ASTER以及WorldView-1等多分辨率遥感影像数据，着力改进大气校正和发射率估算精度，提出基于混合像元分解模型的城市地表温度反演方法。研究从如下几个方面展开：（1）利用星、地结合的方式改进辐射传输模型（MODTRAN）中的大气模式，提高热红外遥感影像的大气校正精度；（2）突破地面发射率和地表温度的病态反演模式，使用可见光、红外遥感数据，引入混合像元分解模型和地表特征参数，提高城市地表发射率估算精度；（3）对比分析上述方法与传统方法在不同分辨率遥感影像反演中的精度，探索适用于复杂城市地表类型区不同分辨率遥感影像的地表温度反演方法。该研究将为生态宜居城市建设、低碳节能型城市(城市群)扩展模式研究的进一步深化奠定基础，为复杂地表类型区的温度反演提供方法支撑。

本项目从完善实测布局规范，克服环境局限入手，针对热像仪（NEC H2640）实测数据的几何形变及监测距离对测量精度的影响问题，和傅立叶红外光谱仪（MicroFTIR 102F）实测中存在的温度与发射率病态耦合反演问题，提出了一系列纠正算法，为后续大气校正及反演方法的地面验证奠定基础。引入分形学理论，探索分形模拟的空间尺度效应及分形模拟技术在土地利用模拟中的应用，为城区混合像元分解模型中端元组合的科学选择奠定基础。. 立足遥感温度反演的问题，采用地面实测和经验模型相结合的方法，获取大气校正参数,进而改进大气校正精度；立足研究区域自然地理特征，引入“端元”理论和混合像元分解模型，针对城区和水域分别选择V-I-S和V-W-S两种端元组合，提出了基于混合像元分解模型的地表发射率估算方法，从而提高地表发射率反演精度；通过大气校正和地表发射率计算精度的提高，最终提高城市地表温度遥感反演精度。上述方法应用于相关研究中，取得了良好效果。. 本项目在执行过程中，高质量完成了设计的任务，实现了预期的目标，取得了一批重要成果：已发表SCI检索论文3篇，出版专著和教材各1部；另有4篇中、英文论文已投稿（详见，2.2 取得成果）。培养硕士研究生4名，已毕业2名。在该项目的执行过程中，发现新的科学问题，以此为支撑已获得1项地区基金项目。