[发明专利]城市完全表面温度的航空遥感估算方法

摘要

本发明涉及一种城市完全表面温度的航空遥感估算方法，属于城市地表温度遥感估算的研究领域。其步骤为：根据目的地确定飞行航线；按照预定航线进行飞行试验，获取城市地表热红外图像；对热红外图像进行预处理；进行完全表面温度估算。本发明考虑到城市三维结构复杂，下垫面组分温度差异大和传感器视角有限导致的传统遥感手段无法直接获取完全表面温度的困难，给出简单有效的航空遥感在城市完全表面温度估算方法。本发明方法适应性强，可精确地估算城市完全表面温度，能够满足实际生产的需要。

主权项

1.一种城市完全表面温度的航空遥感估算方法，包括以下步骤：第一步、根据目的地确定飞行航线——在确定研究目的地位置和飞行时刻基础上规划航飞路线，具体包括三个航线策略；航线策略1：在实验时刻，按预定飞行高度，飞机垂直于太阳主平面的方向飞行飞过研究区正上方，热红外传感器的观测天顶角在45°～60°，方位角与飞机前进方向一致；航线策略2：飞机在一定高度，以研究区为中心环绕飞行，传感器始终朝向研究区，且该状态下热红外传感器的观测天顶角为60°；航线策略3：分别按S‑N，NW‑SE，E‑W，SW‑NE四个航向飞行飞过研究区上空，且研究区的中心靠近飞行路线，该过程中热红外传感器的观测天顶角在‑60°～60°变化，使得获得的方向辐射温度尽可能均匀的分布在上半球空间；第二步、进行飞行实验，获取地表热红外图像——按照预定航线进行飞行实验，热红外传感器获得地表热红外图像，所述地表热红外图像包括温度信息和位置信息；第三步、热红外图像预处理——具体包括：(1)、由热红外图像属性的位置坐标信息与研究区中心位置坐标，计算图像拍摄瞬时的天顶角度及方位角度；(2)、由航线策略1得到的方向辐射温度θ为热红外传感器的观测天顶角，为热红外传感器的观测方位角；(3)、航线策略2得到的所有方向辐射温度中，对观测方位角从0°‑360°，观测天顶角为60°这个范围内的方向辐射温度进行积分求得第一立体角积分温度T₁(Ω₁)，Ω₁为观测方位角从0°‑360°，观测天顶角为60°的范围；(4)、从航线策略3得到的所有方向辐射温度中选取3～5个其观测位置在空间上分布较均匀的值，借助Vinnikov的热红外核驱动模型重建上半球所有角度的方向辐射温度，对观测方位角从0°‑360°，观测天顶角20°‑90°这个范围内的方向辐射温度进行积分求得第二立体角积分温度T₂(Ω₂)，Ω₂为观测方位角从0°‑360°，观测天顶角为20°‑90°的范围；第四步、城市完全表面温度估算——具体如下：(1)、由航线策略1得到的天顶角在45°～60°，方位角垂直于太阳主平面的方向辐射温度就是逼近完全表面温度T_c的最优遥感观测视角下的温度值T_ova；(2)、由航线策略2得到的第一立体角积分温度T₁(Ω₁)代替完全表面温度T_c用于城市热环境的研究；(3)、由航线策略3得到的第二立体角积分温度T₂(Ω₂)代替完全表面温度T_c用于城市热环境的研究；进行城市热环境研究时，首先考虑使用第一立体角积分温度T₁(Ω₁)替代完全表面温度T_c，在第一立体角积分温度T₁(Ω₁)无法获得时，考虑使用第二立体角积分温度T₂(Ω₂)代替完全表面温度T_c，在第一、第二立体角积分温度均无法获得时，最优遥感观测视角下的温度值T_ova代替完全表面温度T_c。