光學遙感圖像云下地表溫度及發射長波輻射的估算方法技術

本發明專利技術公開了一種光學遙感圖像云下地表溫度及發射長波輻射的估算方法。該光學遙感圖像云下地表溫度的估算方法包括：確定待處理的光學遙感圖像上所有云層投射陰影的具體范圍，針對純陰影區，通過圖像反演得到純陰影區的地表溫度；針對云層下覆蓋非陰影區，選取與待處理的圖像間隔預設時間的晴空圖像作為中介圖像，在待處理的光學遙感圖像上確定一個參考區，根據參考區的溫度得到云層下覆蓋非陰影區的地表溫度；針對云層下覆蓋陰影區，在待處理的光學遙感圖像上確定一個搜索區域；根據搜索區域內的純陰影區的地表溫度得到云層下覆蓋陰影區的地表溫度，從而實現了有云層情況下地表溫度的估算。通過本發明專利技術，能夠實現有云層情況下地表溫度的估算。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及環境監測
，具體而言，特別涉及一種。
技術介紹
利用光學遙感圖像獲取地表溫度是遙感應用的關鍵領域之一，地表溫度的遙感反演主要靠熱紅外波段，然而熱紅外波段很難穿透云層，因此，當前利用遙感反演地表溫度幾乎都集中在晴空條件下，有云條件下的地表溫度無法直接從光學遙感圖像上獲取，造成遙感反演的溫度產品空間不連續，難于應用，例如難于被研宄全球變化的模型采用也難于準確刻畫地表的熱狀況，限制了遙感反演的地表溫度在干旱監測、火情監測、城市熱環境監測等領域的廣泛應用。同時，地表長波輻射是地表能量平衡、全球變化研宄的關鍵參數，該參數主要依賴地表溫度，因此，和地表溫度一樣，有云條件下難以獲得長波輻射。針對現有技術中無法從光學遙感圖像上確定有云條件下的地表溫度的問題，目前尚未提出有效的解決方法。
技術實現思路
本專利技術的主要目的在于提供一種，以解決現有技術中無法從光學遙感圖像上確定有云條件下的地表溫度的問題。依據本專利技術的一個方面，提供了一種光學遙感圖像云下地表溫度的估算方法。該方法包括:確定待處理的光學遙感圖像上所有云層投射陰影的具體范圍，其中，具體范圍包括純陰影區、云層下覆蓋非陰影區和云層下覆蓋陰影區；針對純陰影區，通過圖像反演得到純陰影區的地表溫度；針對云層下覆蓋非陰影區，在待處理的光學遙感圖像上提取一個晴空區域作為參考區，并獲取參考區的地表溫度；獲取與待處理的光學遙感圖像間隔預設時間的晴空光學遙感圖像作為中介圖像；在中介圖像上，分別獲取與云層下覆蓋非陰影區和參考區對應區域的地表溫度，依次得到第一溫度和第二溫度；根據參考區的地表溫度、第一溫度和第二溫度得到云層下覆蓋非陰影區的地表溫度；針對云層下覆蓋陰影區，在待處理的光學遙感圖像上，獲取包括云層下覆蓋陰影區的一個區域作為搜索區域；根據搜索區域內的純陰影區的地表溫度得到云層下覆蓋陰影區的地表溫度。進一步地，確定待處理的光學遙感圖像上所有云層投射陰影的具體范圍具體包括:利用待處理的光學遙感圖像上云層和云層投射陰影的對應關系，結合衛星觀測角度和太陽角度確定云層的高度；根據云層的高度以及待處理的光學遙感圖像，確定待處理的光學遙感圖像上所有云層投射陰影的具體范圍。進一步地，在待處理的光學遙感圖像上提取一個晴空區域作為參考區，具體為在待處理的光學遙感圖像上，且與云層下覆蓋非陰影區間隔第一預設距離的范圍內提取一個晴空區域作為參考區。進一步地，在待處理的光學遙感圖像上，獲取包括云層下覆蓋陰影區的一個區域作為搜索區域，具體為:在待處理的光學遙感圖像上，提取以云層下覆蓋陰影區為中心，以第二預設距離為半徑的一個區域作為搜索區域。進一步地，根據參考區的地表溫度、第一溫度和第二溫度得到云層下覆蓋非陰影區的地表溫度，具體包括:建立第一溫度和第二溫度的線性關系式；將參考區的地表溫度代入線性關系式，以得到云層下覆蓋非陰影區的地表溫度。進一步地，根據搜索區域內的純陰影區的地表溫度得到云層下覆蓋陰影區的地表溫度包括:從通過圖像反演得到純陰影區的地表溫度中獲取搜索區域內的各個純陰影區像元的溫度；對各個純陰影區像元溫度求均值；將均值作為云層下覆蓋陰影區的陰影區像元的溫度。依據本專利技術的一個方面，提供了一種光學遙感圖像云下地表發射長波輻射的估算方法。該方法包括:采用本專利技術提供的任意一種光學遙感圖像云下地表溫度的估算方法確定光學遙感圖像的云下地表溫度；根據云下地表溫度、長波發射率和玻爾茲曼定律確定光學遙感圖像云下地表發射的長波輻射。通過本專利技術，首先確定待處理的光學遙感圖像上所有云層投射陰影的具體范圍，然后針對不同的陰影區，采用相適應的方法獲得地表溫度，具體地，針對純陰影區，通過圖像反演得到純陰影區的地表溫度；針對云層下覆蓋非陰影區，在待處理的光學遙感圖像上提取一個晴空區域作為參考區，并獲取參考區的地表溫度，獲取與待處理的光學遙感圖像間隔預設時間的晴空光學遙感圖像作為中介圖像，在中介圖像上，分別獲取與云層下覆蓋非陰影區和參考區對應區域的地表溫度，依次得到第一溫度和第二溫度，根據參考區的地表溫度、第一溫度和第二溫度得到云層下覆蓋非陰影區的地表溫度；針對云層下覆蓋陰影區，在待處理的光學遙感圖像上，獲取包括云層下覆蓋陰影區的一個區域作為搜索區域；根據搜索區域內的純陰影區的地表溫度得到云層下覆蓋陰影區的地表溫度，從而實現了有云層情況下地表溫度的恢復。上述說明僅是本專利技術技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本專利技術的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本專利技術的上述和其它目的、特征和優點能夠更明顯易懂，以下特舉本專利技術的【具體實施方式】?！靖綀D說明】通過閱讀下文優選實施方式的詳細描述，各種其他的優點和益處對于本領域普通技術人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優選實施方式的目的，而并不認為是對本專利技術的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中:圖1是根據本專利技術第一實施例的光學遙感圖像云下地表溫度的估算方法的流程圖；圖2是根據本專利技術第二實施例的光學遙感圖像云下地表溫度的估算方法的流程圖；圖3是根據本專利技術第三實施例的光學遙感圖像云下地表發射長波輻射的估算方法的流程圖?！揪唧w實施方式】下面結合附圖和【具體實施方式】對本專利技術做進一步說明。需要指出的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。實施例一本專利技術實施例一提供了一種光學遙感圖像云下地表溫度的估算方法，參見圖1，該方法可以包括以下步驟:步驟S102:確定待處理的光學遙感圖像上所有云層投射陰影的具體范圍。其中，在實現該步驟時，首先利用待處理的光學遙感圖像上云層和云層投射陰影的對應關系，結合衛星觀測角度和太陽角度確定云層的高度，再根據云層的高度以及待處理的光學遙感圖像，確定待處理的光學遙感圖像上所有云層投射陰影的具體范圍，具體范圍包括純陰影區、云層下覆蓋非陰影區和云層下覆蓋陰影區。步驟S104:針對純陰影區，通過圖像反演得到純陰影區的地表溫度。步驟S106:針對云層下覆蓋非陰影區，在待處理的光學遙感圖像上提取一個晴空區域作為參考區，并獲取參考區的地表溫度。優選地，在提取一個晴空區域作為參考區時，在待處理的光學遙感圖像上確定一個與云層下覆蓋非陰影區間隔第一預設距離的范圍，然后在該范圍內提取一個晴空區域作為參考區。步驟S108:獲取與待處理的光學遙感圖像間隔預設時間的晴空光學遙感圖像作為中介圖像。步驟SllO:在中介圖像上，分別獲取與云層下覆蓋非陰影區和參考區對應區域的地表溫度，依次得到第一溫度和第二溫度。步驟S112:根據參考區的地表溫度、第一溫度和第二溫度得到云層下覆蓋非陰影區的地表溫度。優選地，在實現該步驟時，首先建立第一溫度和第二溫度的線性關系式，然后將參考區的地表溫度代入線性關系式，以得到云層下覆蓋非陰影區的地表溫度。步驟S114:針對云層下覆蓋陰影區，在待處理的光學遙感圖像上，獲取包括云層下覆蓋陰影區的一個區域作為搜索區域。在獲取搜索區域時，優選地，在待處理的光學遙感圖像上，提取一個以云層下覆蓋陰影區為中心，以第二預設距離為半徑的區域作為搜索區域。步驟S116:根據搜索區域內的純陰影區的地表溫度得到云層下覆蓋陰影區的地表溫度。優選地，在實現該步驟時，從通過圖像反演得到純陰影區的地表溫度中獲取搜索區本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光學遙感圖像云下地表溫度的估算方法，其特征在于，包括：確定待處理的光學遙感圖像上所有云層投射陰影的具體范圍，其中，所述具體范圍包括純陰影區、云層下覆蓋非陰影區和云層下覆蓋陰影區；針對所述純陰影區，通過圖像反演得到所述純陰影區的地表溫度；針對所述云層下覆蓋非陰影區，在所述待處理的光學遙感圖像上提取一個晴空區域作為參考區，并獲取所述參考區的地表溫度；獲取與所述待處理的光學遙感圖像間隔預設時間的晴空光學遙感圖像作為中介圖像；在所述中介圖像上，分別獲取與所述云層下覆蓋非陰影區和所述參考區對應區域的地表溫度，依次得到第一溫度和第二溫度；根據所述參考區的地表溫度、所述第一溫度和所述第二溫度得到所述云層下覆蓋非陰影區的地表溫度；針對所述云層下覆蓋陰影區，在所述待處理的光學遙感圖像上，獲取包括所述云層下覆蓋陰影區的一個區域作為搜索區域；根據所述搜索區域內的純陰影區的地表溫度得到所述云層下覆蓋陰影區的地表溫度。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王天星，施建成，閻廣建，
申請(專利權)人：中國科學院遙感與數字地球研究所，
類型：發明
國別省市：北京;11