何 好， 張 運(yùn),3， 湯 志， 黃 靜， 丁 玥

(1.安徽師范大學(xué) 地理與旅游學(xué)院，安徽 蕪湖 241000；2.資源環(huán)境與地理信息工程安徽工程技術(shù)研究中心，安徽 蕪湖 241000；3.自然災(zāi)害過程與防控安徽省省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 蕪湖 241000)

地表比輻射率是遙感方法反演地表溫度的重要參數(shù)，作為地物本身內(nèi)在的一種物理屬性，受到地表地物類型，土壤含水量，植被覆蓋度與結(jié)構(gòu)等因素的影響。在地表溫度反演中，地表比輻射率0.01的誤差會(huì)導(dǎo)致反演得到的地表溫度誤差達(dá)到1℃以上[1-2]。因此，對(duì)地表比輻射率進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算對(duì)地表溫度反演尤其重要。目前，遙感數(shù)據(jù)反演地表比輻射率方法主要分為兩大類：第一類是直接反演，運(yùn)用多個(gè)熱紅外波段數(shù)據(jù)計(jì)算地表比輻射率，例如Gillespie等提出的ASTER溫度地表比輻射率分離算法[3]、Becker與Li提出的光譜指數(shù)方法[4]以及Watson提出的雙溫法[5]等；第二類是利用歸一化植被指數(shù)(NDVI)間接估算地表比輻射率，例如Van和Owe提出的植被指數(shù)法[6]、Valor和Caselles提出的基于植被指數(shù)混合模型的方法[7]、Sabrino等提出的NDVI閾值法[8]與覃志豪等提出的NDVI閾值改進(jìn)方法[9]。第一類算法需要在8～12μm之間至少3個(gè)以上的熱紅外波段[10]，目前大多數(shù)星載熱紅外傳感器都不滿足該條件。第二類算法在目前運(yùn)用相對(duì)較為廣泛，其中，Van和Owe植被指數(shù)法中的經(jīng)驗(yàn)公式只考慮了自然地表，但在實(shí)際應(yīng)用中，由于熱紅外波段必然存在純裸土與純植被等純像元，故Van和Owe的植被指數(shù)法很難滿足目前反演地表比輻射率的精度要求。而Valor和Caselle提出的基于植被指數(shù)混合模型的方法，考慮了純植被像元與純裸土像元，使地表比輻射率的估算使用范圍更加寬廣，但是將水體歸入純裸土像元，導(dǎo)致所得到的水體地表比輻射率數(shù)值低于正常值。Sabrino等提出的NDVI閾值法除了沒有單獨(dú)考慮水體地表比輻射率之外，其在純植被像元與純裸土像元的劃分時(shí)所設(shè)置的NDVI閾值隨著遙感影像空間分辨率的提高，不完全適用于Landsat8 熱紅外波段。覃志豪等提出的NDVI閾值改進(jìn)方法，對(duì)NDVI閾值范圍更加精確，但是其將水體提取出來后直接進(jìn)行賦值0.995，導(dǎo)致所得到的水體地表比輻射率數(shù)值上比實(shí)際的偏大，且其提出的公式系數(shù)適用于TM6波段，該公式是否可以適用于Landsat8 熱紅外波段，并沒有得到驗(yàn)證。目前所提出的地表比輻射率的估算大多還是停留在針對(duì)TM/ETM波段得到的公式，其中利用的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)與參數(shù)也是針對(duì)TM/ETM數(shù)據(jù)。隨著Landsat8衛(wèi)星2013年的升空，由于其具有高分辨率、具有兩個(gè)熱紅外波段等特點(diǎn)，越來越多的研究者們，利用Landsat8數(shù)據(jù)作為自己的數(shù)據(jù)源進(jìn)行地表溫度的反演。為了便于Landsat8 熱紅外波段提取地表溫度，有必要對(duì)Landsat8 熱紅外波段的地表比輻射率估算進(jìn)行更深入的探討。

本文首先介紹植被指數(shù)混合模型，在此基礎(chǔ)上結(jié)合ASTER波譜庫數(shù)據(jù)提出新的估算方法得到Landsat8熱紅外波段的地表比輻射率，從簡(jiǎn)單實(shí)用的角度考慮，不考慮溫度與土壤水分對(duì)地表比輻射率的影響。運(yùn)用MODIS LSE產(chǎn)品、LST產(chǎn)品與地面氣象站點(diǎn)實(shí)測(cè)氣溫?cái)?shù)據(jù)對(duì)反演結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，證明本文的計(jì)算方法得到的地表比輻射率具有較高精度，可以用于Landsat8熱紅外波段地表比輻射率的估算,也可以用于地表溫度反演研究。

1 方法介紹

1.1 植被指數(shù)混合模型

在植被指數(shù)法的基礎(chǔ)上，Valor和Caselle將表達(dá)式由自然像元擴(kuò)展到地表像元[11]，通過裸土與植被的地表比輻射率以及植被與土壤組合比例，運(yùn)用NDVI計(jì)算出植被覆蓋度，之后估算得到地表比輻射率。該方法根據(jù)不同地表類型NDVI值不同的特點(diǎn)將地表類型分為裸土、自然地表與植被三種。采用公式(1)計(jì)算自然地表像元地表比福射率:

ε=εvPV+εS(1-PV)+dε

(1)

式中，ε為地表比輻射率，εv為純植被像元比輻射率，εs為裸土像元比輻射率，Pv為植被覆蓋度，dε為地形幾何形狀。dε主要與植被覆蓋度、植被距地高度以及植被間距離有關(guān)，在地形相對(duì)平坦時(shí)，可以忽略不計(jì)，在地形起伏較大時(shí)，dε采用簡(jiǎn)化公式[12]計(jì)算：

dε=4PV(1-PV)

(2)

式中，為地形幾何均值，可以根據(jù)不同種植被距地高度與它們之間的距離合理取值求得。

1.2 利用ASTER波譜庫對(duì)模型進(jìn)行改進(jìn)

地表比輻射率主要取決于地表物質(zhì)結(jié)構(gòu)和遙感器的熱紅外波段區(qū)間[13}，會(huì)隨著熱紅外波段波長(zhǎng)的變化而變化[14]，故估算Landsat8地表比輻射率時(shí)，必須將Landsat8的第10波段與第11波段地表比輻射率運(yùn)用相關(guān)參數(shù)分別進(jìn)行計(jì)算。從Landsat8遙感影像上觀察，可以將地表結(jié)構(gòu)分為5類，分別是水體、純裸土、城鎮(zhèn)、自然表面和純植被。水面像元、純裸土像元與純植被像元統(tǒng)稱為純像元，城鎮(zhèn)像元與自然表面稱為混合像元，其中城鎮(zhèn)像元可以看成由建筑物表面與植被組成，自然表面主要是由土壤、植被等組成。對(duì)于地表比輻射率的計(jì)算，自然表面與城鎮(zhèn)像元是應(yīng)該關(guān)注的重點(diǎn)。

1.2.1 典型地物比輻射率 由于Landsat8 TIRS兩個(gè)熱波段的波長(zhǎng)范圍不同，在計(jì)算Landsat8 TIRS熱紅外波段地表比輻射率過程中，需要分別利用ASTER波譜庫中不同波長(zhǎng)范圍、不同地表類型與Landsat8 TIRS熱紅外波段的波譜響應(yīng)函數(shù)得到典型地表比輻射率[15-17]。Landsat8 TIRS典型地表比輻射率數(shù)值如表1。水體的比輻射率值：第10波段水體比輻射率ε10w=0.99383，第11波段水體比輻射率ε11w=0.99254。植被的比輻射率相對(duì)來說較高，一般認(rèn)為在0.98～0.99之間[15-17]，利用ASTER波譜庫中的植被比輻射率波譜，結(jié)合ASTER光譜響應(yīng)函數(shù)求取針葉林、闊葉林和草地的比輻射率，求其三者平均值作為其植被比輻射率，得到第10波段植被比輻射率ε10v=0.98672，第11波段植被比輻射率ε11v=0.98990，由于本次研究不考慮地形、土壤類型與土壤含水量的影響，取土壤平均比輻射率，第10波段裸土比輻射率為ε10s=0.96767,第11波段裸土比輻射率ε11s=0.97790,對(duì)于建筑物表面而言，第10波段比輻射率ε10m=0.964885,第11波段比輻射率ε11m=0.975115。

表1 Landsat8熱紅外波段典型地物地表比輻射率

1.2.2 純像元地表比輻射率 在地表比輻射率計(jì)算時(shí)，直接對(duì)純像元地表比輻射率進(jìn)行賦值計(jì)算，其中水體比輻射率分別為ε10w=0.99383、ε11w=0.99254；裸土比輻射率分別為ε10s=0.96767、ε11s=0.97790；植被比輻射率分別為ε10m=0.98672、ε11m=0.98990。

1.2.3 自然表面比輻射率的估計(jì)方法 基于植被指數(shù)混合模型，不考慮地形起伏與植被結(jié)構(gòu)的影響，假設(shè)每一個(gè)Landsat8 TIRS波段的自然表面都可以分為植被與裸土兩種地物類型的比例組合，則自然表面像元的地表比輻射率可表示為

ε=εvPv+εs(1-Pv)

(3)

式中，εv，εs分別為植被比輻射率與裸土比輻射率，Pv為L(zhǎng)andsat8 TIRS每個(gè)自然表面像元的植被覆蓋度。結(jié)合表1數(shù)據(jù)，可以得到兩個(gè)熱紅外波段自然地表比輻射率公式分別為

ε10=0.01905Pv+0.96767

(4)

ε11=0.012Pv+0.97790

(5)

1.2.4 城鎮(zhèn)地表比輻射率的估計(jì)方法 實(shí)際上，Landsat8熱紅外波段中的城鎮(zhèn)像元可以分成建筑物表面與植被的比例組合，基于植被指數(shù)混合模型，城鎮(zhèn)像元地表比輻射率可以表示為

ε=εvPv+εm(1-Pv)

(6)

式中，εv，εm分別為植被比輻射率與建筑物表面比輻射率，Pv為L(zhǎng)andsat8 TIRS每個(gè)城鎮(zhèn)像元的植被覆蓋度。結(jié)合表1數(shù)據(jù)可以得到城鎮(zhèn)像元第10與第11波段地表比輻射率分別為

ε10=0.021835Pv+0.964885

(7)

ε11=0.014785Pv+0.975115

(8)

1.3 地物類型分類方法

首先利用Landsat8陸地成像儀中紅光波段與近紅外波段計(jì)算得到影像NDVI值。根據(jù)不同NDVI值所對(duì)應(yīng)地物類型不盡相同對(duì)地物進(jìn)行分類，由于水體、云與雪的NDVI數(shù)值為負(fù)，可以根據(jù)其特點(diǎn)將水體提取出來。對(duì)于純植被、純裸土、自然表面與城鎮(zhèn)像元的提取則可以通過植被覆蓋度進(jìn)行計(jì)算。運(yùn)用NDVI計(jì)算植被覆蓋度，植被覆蓋度公式如下：

Pv=(NDVI-NDVIs)/(NDVIv-NDVIs)

(9)

式中，NDVIv，NDVIs分別是研究區(qū)植被與裸土的NDVI值。若是遙感影像位置位于山區(qū)或者是影像范圍內(nèi)有明顯的植被茂密區(qū)，則取該植被區(qū)域的平均NDVI作為NDVIv值；同樣的，若有明顯的裸露土壤區(qū)域，則取該裸露土壤區(qū)域的平均NDVI值作為NDVIs值。當(dāng)NDVI大于NDVIv時(shí)，表明地表類型為純植被；當(dāng)NDVI小于NDVIs且大于等于0時(shí)，表明地表類型為裸土；當(dāng)NDVI介于NDVIs與NDVIv兩者中間時(shí)，表明地表類型為城鎮(zhèn)或自然表面。通過公式(4)、(5)與公式(7)、(8)分別計(jì)算自然像元與城鎮(zhèn)像元的地表比輻射率。在大多數(shù)情況下，植被茂密區(qū)的NDVI數(shù)值都在0.7以上，有時(shí)達(dá)到0.8甚至更高，裸土的NDVI值的范圍一般為0.03～0.08。因此，雖然不同研究區(qū)的植被與裸土都有各自的NDVI，NDVIv與NDVIs也有一定大小的差異。但若是研究區(qū)上沒有明顯的植被茂密區(qū)與裸土地區(qū)，一般可以用NDVIv=0.7與NDVIs=0.05來進(jìn)行植被覆蓋度的計(jì)算[18]。

圖1 研究區(qū)2018年4月10日Landsat8影像

2 研究區(qū)與數(shù)據(jù)介紹

2.1 研究區(qū)域

為了對(duì)上述提出的計(jì)算方法進(jìn)行驗(yàn)證，選擇包含上述5種地表類型區(qū)域?yàn)檠芯繀^(qū)。研究區(qū)選取安徽省合肥市，合肥市地處中緯度地帶，屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，年降水量適中，地勢(shì)相對(duì)平坦，平均海拔約為25m，該研究區(qū)主要地表類型為城鎮(zhèn)，植被，水體，裸土，自然地表。Landsat8影像過境GMT時(shí)間為2018年4月10日02時(shí)42分。

2.2 數(shù)據(jù)來源

2.2.1 Landsat8 數(shù)據(jù) Landsat8 數(shù)據(jù)來自美國(guó)地質(zhì)勘探局(USGS)，過境日期為2018年4月10日，云量為0.03%。其中，Landsat8 OLI傳感器包含多光譜波段，空間分辨率為30m(其中全色波段空間分辨率為15m)，用于計(jì)算NDVI與植被覆蓋度，進(jìn)而計(jì)算Landsat8熱紅外波段地表比輻射率。Landsat8 TIRS熱紅外波段數(shù)據(jù)，空間分辨率為100m，用來反演地表溫度。

2.2.2 MODIS數(shù)據(jù) MOD11A1數(shù)據(jù)來自于NASA官網(wǎng)(http://earthdata.nasa.gov/)，空間分辨率1000m,包含有地表溫度數(shù)據(jù)MODIS LST與MODIS31，32波段地表輻射率數(shù)據(jù)MOD11A1_LSE，過境日期為2018年4月10日，GMT時(shí)間為02時(shí)35分，與上述的Landsat8影像過境時(shí)間基本吻合，值得注意的是，MODIS LST數(shù)據(jù)是按照16位圖像進(jìn)行顯示的，在進(jìn)行地表溫度數(shù)據(jù)驗(yàn)證時(shí)需要將DN值乘0.02得到絕對(duì)溫度。而MOD11A1_LSE數(shù)據(jù)按照8位圖像進(jìn)行顯示，在計(jì)算第31,32波段地表比輻射率需將DN值除以256以得到地表比輻射率，并以此來驗(yàn)證本文計(jì)算得到的地表比輻射率。

2.2.3 氣象站點(diǎn)氣溫?cái)?shù)據(jù) 運(yùn)用本文提出的方法計(jì)算出研究區(qū)地表比輻射率后，再反演得到地表溫度數(shù)據(jù)，在反演出地表溫度后，利用安徽省合肥市6個(gè)氣象站點(diǎn)氣溫?cái)?shù)據(jù)(來自中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng))進(jìn)行地表溫度驗(yàn)證，以此來驗(yàn)證本文所采用的方法得到的地表比輻射率精度。

3 研究結(jié)果與分析

為了評(píng)估得到的地表比輻射率的精度，采用兩種方法對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。一是將本文估算得到的LSE與MODIS LSE產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證；二是利用Landsat8數(shù)據(jù)運(yùn)用本文得到的地表比輻射率數(shù)據(jù)反演地表溫度，然后運(yùn)用地面氣象站點(diǎn)實(shí)際氣溫?cái)?shù)據(jù)對(duì)反演得到的地面溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行精度驗(yàn)證。

3.1 與MODIS LSE產(chǎn)品的對(duì)比驗(yàn)證

因?yàn)長(zhǎng)andsat8熱紅外的兩個(gè)波段光譜范圍分別與MODIS的31、32波段光譜范圍非常接近，具體參數(shù)見表2，地表比輻射率又與光譜范圍有關(guān)，而MODIS LSE產(chǎn)品數(shù)據(jù)精度較高，故運(yùn)用MODIS LSE產(chǎn)品對(duì)文中計(jì)算出的地表比輻射率結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。首先Landsat8 熱紅外波段空間分辨率與MODIS LSE產(chǎn)品的空間分辨率不同，為了進(jìn)行更加精確的比較，我們將反演所得到的Landsat8的地表比輻射率數(shù)據(jù)重采樣到與MODIS LSE產(chǎn)品的空間分辨率相同，圖2分別為2018年4月10日Landsat8 TIRS第10波段與第11波段利用本文的方法估算出的地表比輻射率影像。從像元整體觀察可以發(fā)現(xiàn)，Landsat8第10波段與第11波段地表比輻射率基本趨勢(shì)相同。之后運(yùn)用結(jié)果中最小值、最大值、平均值與標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行精度評(píng)估，結(jié)果如表3。通過表3可以發(fā)現(xiàn)，Landsat8熱紅外波段的LSE與MODIS LSE產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)差、平均值、最大值上相差較小，在最小值上Landsat8 TIRS 11波段與MODIS 32波段地表比輻射率相差較多，最小值相差達(dá)到0.02，在地表比輻射率平均值上第11波段大于第10波段，通過表1可以基本確定本文計(jì)算得到的地表輻射率是符合ASTER光譜庫數(shù)據(jù)的。

(a)第10波段地表比輻射率 (b)第11波段地表比輻射率

表2 Landsat8與MODIS熱紅外波段參數(shù)

為了進(jìn)一步驗(yàn)證文中計(jì)算得到的地表比輻射率的精度，采用平均誤差Bias、均方根誤差Rmse與相關(guān)系數(shù)R來評(píng)價(jià)本文計(jì)算得出的地表比輻射率與MODIS LSE地表比輻射率之間的差異，分為L(zhǎng)andsat8 第10波段與MODIS第31波段、Landsat8 第11波段與MODIS第32波段兩組進(jìn)行統(tǒng)計(jì)對(duì)比分析。結(jié)果如表3所示。從表3結(jié)果中可以得出，第10波段與第11波段同對(duì)應(yīng)MODIS波段的平均誤差均小于0.004，均方根誤差均小于0.005，相關(guān)系數(shù)均大于0.8，為顯著相關(guān)。對(duì)比結(jié)果表明本文方法計(jì)算的地表比輻射率與MODIS LSE產(chǎn)品具有較好的一致性。第10波段光譜范圍為10.6μm～11.19μm,第11波段光譜范圍為11.5μm～12.51μm，而地表比輻射率在10～12um區(qū)間內(nèi)較為平穩(wěn)，在此區(qū)間以外則變化幅度較大，故第11波段數(shù)據(jù)相關(guān)參數(shù)稍大于第10波段。

表3 Landsat8與MODIS熱紅外波段參數(shù)對(duì)比

單獨(dú)從以上指標(biāo)并不能完全說明本文所反演的地表比輻射率精度，為了驗(yàn)證本文方法的穩(wěn)定性，利用計(jì)算出的Landsat8熱紅外波段地表比輻射率重采樣后與MODIS LSE產(chǎn)品進(jìn)行差值運(yùn)算，并把差值分為三種類型：0～0.005，精度較高；0.005～0.01，精度一般；>0.01，精度較低。差值運(yùn)算如圖3。

(a)第10波段與MODIS 31差值圖 (b)第11波段與MODIS 32差值圖

圖中灰色區(qū)域是反演精度相對(duì)較高的地區(qū)，淺綠色是反演精度一般的地區(qū)，紅色是反演精度較低的地區(qū)。從圖3觀察，Landsat8兩熱紅外波段反演精度相對(duì)較高，第10波段最大偏差為0.013，第11波段反演最大偏差為0.026。為了更加直觀觀察反演精度，我們通過計(jì)算像元所占比例來判斷反演精度，結(jié)果如表4。

可以發(fā)現(xiàn)，Landsat8熱紅外波段利用本文方法計(jì)算得到的地表比輻射率精度較高區(qū)域在80%以上，一般區(qū)域第10波段與第11精度分表為12%與15%，較差區(qū)域所占面積分別為4%、5%。總體來說本文估算得到的地表比輻射率精度較高，可以滿足目前研究要求。由表3，表4可知，本文估算地表比輻射率方法與MODIS LSE產(chǎn)品具有較高的一致性，精度較高，可適用于Landsat8熱紅外波段地表比輻射率的估算。

表4 差值結(jié)果比例

3.2 基于地表溫度的驗(yàn)證

為了進(jìn)一步驗(yàn)證文中估算地表比輻射率方法的準(zhǔn)確性，運(yùn)用本文估算出的地表比輻射率反演得到研究區(qū)的地表溫度，并利用地面氣象站點(diǎn)氣溫?cái)?shù)據(jù)與MODIS地表溫度產(chǎn)品(MOD11A1)對(duì)反演得到的地表溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。目前利用Landsat8 熱紅外數(shù)據(jù)反演地表溫度的方法有輻射傳輸方程法[19](RTE)、普適性單通道算法(SC)、基于影像算法(IB)、覃志豪單窗算法(MW)與劈窗算法(SW)。由于因?yàn)镾C、IB,MW與SW均需要運(yùn)用相對(duì)較多的大氣參數(shù)，為了防止其他參數(shù)對(duì)本文計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生影響，故選用參數(shù)較少的輻射傳輸方程法進(jìn)行地表溫度反演。第10波段與第11波段反演結(jié)果經(jīng)重采樣后結(jié)果如圖4。

(a)第10波段地表溫度 (b)第11波段地表溫度

利用地表比輻射率反演得到的地表溫度采用最小值、最大值與平均值對(duì)反演結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果如表5，可以知道Landsat8第10波段與第11波段反演結(jié)果相對(duì)于MODIS LST產(chǎn)品最小值分別差0.9℃、0.02℃，最大值差別分別是-2.85℃、-1.35℃，平均值差別分別為-0.52℃、-0.58℃。從統(tǒng)計(jì)指標(biāo)上來看，Landsat8 熱紅外波段利用本文計(jì)算得到的地表比輻射率反演的地表溫度可信度相對(duì)較高。

表5 Landsat8地表溫度與MODIS LST產(chǎn)品對(duì)比統(tǒng)計(jì)表

驗(yàn)證文中由地表比輻射率計(jì)算出的地表溫度精度不可僅僅從統(tǒng)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證，需進(jìn)一步運(yùn)用實(shí)測(cè)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，利用合肥市6個(gè)地面氣象站點(diǎn)氣溫?cái)?shù)據(jù)對(duì)反演得到的地表溫度進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證。結(jié)果表明，MODIS LST產(chǎn)品、反演得到的Landsat8 第10波段和第11波段與地面氣象站點(diǎn)相比的絕對(duì)誤差分別為1.35℃、0.82℃與0.84℃。其中MODIS溫度產(chǎn)品與氣溫?cái)?shù)據(jù)絕對(duì)誤差相對(duì)較大，而Landsat8熱紅外波段反演出的地表溫度同氣溫?cái)?shù)據(jù)絕對(duì)誤差相對(duì)較小，這是由于MODIS溫度產(chǎn)品為北京時(shí)間10時(shí)35分過境而Landsat8在北京時(shí)間10時(shí)52分過境，且當(dāng)日合肥市無降水，天氣晴朗，可知，MODIS LST產(chǎn)品絕對(duì)誤差較大是符合當(dāng)日氣候特點(diǎn)的。Landsat8衛(wèi)星過境日期為2018年4月10日，由地-氣溫差規(guī)律[20]可知，地表溫度需大于氣象站點(diǎn)實(shí)測(cè)氣溫?cái)?shù)據(jù)，而MODIS LST產(chǎn)品與反演得到的地表溫度數(shù)據(jù)平均值均大于氣象站點(diǎn)氣溫平均值，這一點(diǎn)也可以證明地表溫度適用性較好。

通過表5、表6對(duì)比驗(yàn)證，可以說明利用本文方法計(jì)算的地表比輻射率反演得到的地表溫度精度與適用性都較好，也可以間接驗(yàn)證該方法求出的地表比輻射率結(jié)果較為準(zhǔn)確，本文提出的地表比輻射率計(jì)算方法可用于Landsat8熱紅外波段估算地表比輻射率，進(jìn)而可用于輸入?yún)?shù)對(duì)Landsat8地表溫度進(jìn)行反演。

表6 氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)、反演得到的地表溫度與MODIS溫度產(chǎn)品數(shù)據(jù)對(duì)比

4 結(jié)語

針對(duì)Landsat8 熱紅外波段地表比輻射率估算方法較復(fù)雜的問題，本文基于植被指數(shù)混合模型，提出一種適合Landsat8熱紅外波段并結(jié)合ASTER光譜庫數(shù)據(jù)計(jì)算地表比輻射率的方法。通過MODIS 地表比LSE產(chǎn)品、MODISLST產(chǎn)品與地面氣象站實(shí)測(cè)氣溫?cái)?shù)據(jù)對(duì)本文計(jì)算出的地表比輻射率進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證后得出該方法精度較高，可以滿足目前對(duì)Landsat8 熱紅外波段估算地表比輻射率的精度要求，利用本文計(jì)算得到的地表比輻射率反演出的地表溫度也可以滿足地表溫度反演的精度要求。在今后對(duì)Landsat8進(jìn)行地表比輻射率與地表溫度反演時(shí)，可以更加簡(jiǎn)單精確得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。但只對(duì)合肥市進(jìn)行了驗(yàn)證與分析，在其他地方還需要進(jìn)行更廣泛的對(duì)比驗(yàn)證，此外研究區(qū)地形起伏相對(duì)較小,在此后的研究中還需要進(jìn)一步考慮地形起伏等因素對(duì)地表比輻射率的影響。