HJ-1B热红外辐射定标对地表温度反演的影响

摘要：

辐射定标是地表温度反演的关键环节.在实际应用中,定标参数的选取直接影响辐射定标结果.由于卫星在轨定标系统的灵敏度会随时间发生改变,这使得实际的辐射定标存在不确定性.本文基于单波段热红外辐射传输方程给出了辐射定标影响地表温度反演的敏感性分析模型,并重点对HJ-1B热红外波段的辐射定标问题及其对地表温度反演的影响进行讨论和分析.敏感性分析模型显示,在一般的情形下,辐射定标偏差与地表温度反演误差的比值在数值上约为1:11,即0.1个单位(W·m-2·sr-1·μm-1)的辐射定标偏差可能引起1.1 K左右的温度反演误差.由于对HJ-1B热红外波段定标参数的更新存在滞后,即使仅考虑相邻年份间的定标偏差,相应的地表温度平均绝对误差也在1.0-2.0 K左右.在更严重的情形下,因辐射定标偏差引起的地表温度误差甚至高达5.0 K以上.同时,分析结果也表明对HJ-1B的存档影像,无论使用其头文件中的定标参数还是当年公布的定标参数,定标后辐射亮度值的偏差均存在一定的不稳定性.针对当前在HJ-1B定标参数更新方面的不足,本文假定传感器辐射性能变化是匀速稳定的,相应地提出了线性内插修正法和线性外推法两个定标参数估计/修正方案.通过线性内插的方法进行辐射定标修正后,在一定程度上减小了误差的不稳定性,与MODIS B31波段的亮温相比,偏差在1.0 K以内(约为0.5 K).当定标参数尚未公布时,由线性外推法修正后的辐射定标结果所得亮温的偏差约为1.0K.与在大亚湾核电站附近海域进行的一次卫星同步观测(2011年12月18日)相比,经两个方案修正后的海表温度偏差分别约为0.2 K和0.7 K.案例分析的结果表明,在现阶段,线性内插修正法和线性外推法是简单有效的,可供用户在实际应用中参考和使用.

关键词：辐射定标、热红外遥感、地表温度、敏感性、HJ-1B

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分类号：TP75(遥感技术)

资助基金：国家重点基础研究发展计划973计划编号:2014CB953900;国家自然基金项目编号:41375081;中山大学“985工程”第三期项目的联合资助;National Basic Research Program of China 973 Program No.2014CB953900;National Natural Science Foundation of China No.41375081

在线出版日期：2016-08-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：601-609