顾及混合像元的遥感地表温度时空变分融合方法研究

Land surface temperature is an important parameter of the matter and energy exchange within the atmosphere and land, and is widely used to weather and climate system, urban heart island, and so on. However, limited by the technical conditions, the LSTs inversed by remote sensing can not meet the need of high spatial resolution and high temporal resolution. In order to improve the defect of traditional methods, this study proposes a spatio-temporal LST variational fusion model considering mixed pixels. Based on multi-temporal coarse resolution LSTs and predefined endmembers, the method extracts endmembers of temperature change by building a regularization unmixing function. Then a spatio-temporal variational fusion model is built based on the endmembers and the high resolution LST. The adaptivily and the accuracy of the model can be improved by designing suitable functions and introducing geographic elements related to LST. The method researched and developed in this program, can improve spatial resolution and temporal resolution for LST, shows important application value in many areas. The proposed method can solves effectively technical problems of the existing methods and has important research value.

基于遥感的地表温度是研究地-气间物质与能量交换的重要参数，在天气和气候系统、城市热岛等领域应用广泛。但由于技术设计上的相互制约，卫星反演地表温度产品无法同时满足高时间、高空间分辨率需求。本研究针对传统方法的不足，提出顾及混合像元的遥感地表温度时空变分融合方法：基于多时相的低分辨率温度数据与预先定义端元构建正则化解混函数以获取温度变化端元；在变分框架下将该温度变化端元与高空间分辨率温度数据构建时空融合模型；设计合适的参数求解函数和引入温度相关地理要素以提高模型参数的自适应性和精确性。本项目研究的融合方法，可以提高遥感地表温度数据的时空分辨率，在诸多领域具有重要的应用价值；也可以有效解决现有方法难以克服的技术难题，具有重要的研究价值。

基于卫星反演的地表温度产品常出现空间不连续，且无法同时满足高时间、高空间分辨率需求，大大限制了其应用潜力。由于理论框架的局限性和输入数据的严格性，现有的遥感地表温度时空融合方法远不能满足实际处理的需求。本项目引入变分处理框架，从地表温度时空修复、地表温度解混、地表温度时空一体化融合等方面开展了全面的研究，建立了顾及混合像元的遥感地表温度时空变分融合方法。生成的长时序、高时空分辨率地表温度等遥感参量产品成功用于城市热岛监测、水体监测和城市景观格局演变等研究。能有效提升遥感定量产品的应用潜力。.按照既定的研究计划，项目基本上完成了课题设定的研究内容，实现了预期目标，并在研究广度上比既定计划有了进一步的扩展。在项目资助下，项目组发表科研论文10篇，其中6篇SCI检索；申请/获批专利3项，其中1项成功转让；发布开源软件1套；在人才培养方面，项目负责人入选安徽大学首批优秀人才支持计划；项目组培养毕业硕士1名，硕士生4人。