[发明专利]基于Landsat 8数据的海表温度反演方法及系统

权利要求书

1.一种基于Landsat 8热红外数据的海表温度反演方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)读入Landsat 8光学与热红外遥感图像，并读入与Landsat 8影像对应的大气廓线数据；

2)基于水体与海水发射率数据，结合Landsat 8热红外传感器TIRS的光谱响应函数，以大气廓线为驱动，模拟在不同大气状况、不同海表温度与发射率的组合条件下TIRS两个通道在大气层顶的通道亮温，获得各个大气廓线对应的水汽含量，形成能够覆盖多种大气状况下的模拟数据集；

3)基于得到的模拟数据集，利用获得的大气水汽含量，将大气水汽含量分为若干区间，并结合劈窗算法构建各个水汽含量区间的海表温度反演算法，进而计算海表温度并输出结果。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)所述大气廓线数据为美国环境预报中心NCEP海洋表面大气廓线数据，从中提取各层气压、海拔高程、温度和湿度信息。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤2)利用大气辐射传输方程模型MODTRAN进行所述模拟，得到大气层顶的辐亮度I_i和亮温T_i：

I_i＝B_i(T_i)＝[ε_iB_i(SST)+(1-ε_i)R_i^↓]τ_i+R_i^↑，

其中，B()为普朗克函数；SST为海洋表面温度，针对于每一条大气廓线底层气温Tair₀，SST设置为8个等级，即SST＝Tair₀+[-10,-5,0,5,10,15,20,25]K；ε_i为海洋表面在第i通道的发射率。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤2)通过空间和时间插值从NCEP大气廓线提取与Landsat8影像匹配的大气水汽含量数据。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤3)基于劈窗算法构建的从Landsat 8两个热红外通道亮温T₁和T₂反演海表温度的算法是：

SST＝a₀+a₁·T₁+a₂·T₁+a₃·(T₁-T₂)²+a₄·wv+a₅·wv²，

其中，a_k为算法系数，k＝0,1…5，wv为大气水汽含量，来源于NCEP数据。

6.一种采用权利要求1所述方法的基于Landsat 8热红外数据的海表温度反演系统，其特征在于，包括遥感影像读入模块、大气水汽数据读入模块、数据处理模块和海表温度反演模块；所述遥感影像读入模块读入Landsat 8光学与热红外遥感图像，并将其传送给所述数据处理模块；所述大气水汽数据集读入模块读入与Landsat 8影像对应的大气廓线数据，将其传送给所述数据处理模块；所述数据处理模块计算读入的Landsat 8热红外通道亮温，利用光学影像标示出云像元和陆地像元，并利用Landsat8热红外影像的地理位置和观测时间从读入的大气廓线数据中获得所对应的水汽含量；所述海表温度反演模块利用所述数据处理模块获得的Landsat 8热红外影像两个通道亮温和水汽含量调用劈窗算法计算海表温度，并输出结果。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于：所述大气廓线数据为美国环境预报中心NCEP海洋表面大气廓线数据。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于：所述数据处理模块利用影像定标系数计算Landsat 8热红外通道亮温，通过空间和时间插值从NCEP大气廓线提取与Landsat8影像匹配的大气水汽含量数据。