利用envi反演地表温度

1.遥感数据预处理影像数据均经过精确地理校正，并具有相同的投影坐标系统（WGS84），LandsatTM5数据中TMl～5波段为多光谱波段，空间分辨率为30m，第6波段为热红外波段，空间分辨率为120米，经过重采样统一为30米。利用ENVI5.0SP3软件自带RadiometricCalibration工具对多光谱波段进行辐射定标（同时以区域矢量边界为辅助数据，对经过辐射定标的影像进行裁剪）。2.地表温度反演LandsatTM5影像第6波段为热红外辐射波段，接收的热红外强度与地表温度高低正相关，可转化为地表的实际温度。按照以下步骤对地表温度进行反演：○1黑体辐射亮度值（Tb：BrightnessTemperature）:利用ENVI5.0SP3软件平台BandMath工具，通过公式（3-1）将TM热红外波段(第六波段)像元值DN值转变为黑体的辐射亮温值：𝐿𝜆=𝐿𝑀𝐼𝑁+𝐿𝑀𝐴𝑋−𝐿𝑀𝐼𝑁255∗𝐷𝑁（3-1）式中，DN为像元灰度值；Lλ为地物在光谱λ处(单位μm，文中λ取波段中间值11.45μm)处的热辐射值(单位：W·m-2·sr-1·μm-1)，LMIN表示TM热红外波段DN为0时的热辐射亮度值，LMAX表示TM热红外波段DN为最大值时的热辐射值。LMIN=1.2378W·m-2·sr-1·μm-1，LMAX=15.303W·m-2·sr-1·μm-1。假设热红外波段在不同下垫面的地表发射率相同，利用普朗克公式反函数公式（3-2）将计算得出的热辐射值Lλ转换成传感器端的有效亮温（Tb）：=𝐿𝜆（3-2）式中，Tb为有效亮温值，K1、K2为定标系数，其中K1=607.76W·m-2·sr-1·μm-1，K2=1260.56K○2地表比辐射率（ε）：利用ENVI5.0SP3软件平台快速大气校正工具（QUAC）对经过裁剪的辐射定标后的多光谱波段数据进行大气校正，通过公式（3-3）获得归一化植被指数（NDVI：NormalizedDifferenceVegetationIndex）𝐷=𝑁𝐼−𝑁𝐼（3-3）式中，NIR和R分别是TM影像的近红外波段（波段4）和红光波段（波段3）的灰度值（DN）在获取的归一化植被指数（NDVI）基础上，采用混合像元分解法计算植被覆盖度（Pv），依据经验值，当NDVI0.5时，下垫面为植被，植被覆盖度（Pv）取1；当NDVI0.2时，下垫面为裸露土地，植被覆盖度（Pv）取0；当0.2≤NDVI≤0.5时，依照公式（3-4）计算植被覆盖度（Pv）。=𝑁𝐼−𝑁𝐼𝑁𝐼−𝑁𝐼（3-4）式中：PV为植被覆盖度，VNDVI-min=0.2，VNDVI-max=0.5。同样根据归一化植被指数（NDVI）区分不同下垫面的地表比辐射率值（ε），当NDVI0.5时，下垫面为植被，地表比辐射率值（ε）取0.95；当NDVI0.2时，下垫面为裸露土地，地表比辐射率值（ε）取0.92；当0.2≤NDVI≤0.5时，根据公式（3-5）计算地表比辐射率值（ε）=+（3-5）○3地表温度反演利用绝对表面温度表达式（公式3-6），根据不同下垫面的比辐射率值将所获取的黑体的辐射亮温值（Tb）转换为地表实际温度（LS：LandSurfaceTemperature）=∗（3-6）式中：Ts为地表实际温度，Tb为辐射亮温，λ为地物所处光谱，λ=11.45μm，ρ为斯忒籓—玻耳兹曼常数（σ,）除普朗克常数（h）与光速（c）乘积的商，ρ=h*c/σ,=1.438*10-2m·K，ε为地表发射率。注意公式中单位的转换。