热红外遥感图像模拟中异质异构地表像元辐射计算方法研究

项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41501402
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0113.遥感科学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Thermal infrared (TIR) remote sensing imagery simulation is a significant pre-guiding procedure required by the future TIR sensors’ prototyping and performance evaluation. Precisely estimation of heterogeneous land surface thermal radiance (LSTR) is a key factor that determines the TIR image simulation. This proposal, based on the combination of techniques of the land surface energy balance (SEB), the heat transfer and the spectral mixing analysis, the origination and the mixing mechanism of LSTR at pixel scale are analyzed. Firstly, the feature distributions of land thermophysical property (LTPD) are retrieved from the visible and near infrared (VNIR) multispectral remote sensing imageries, by extracting the exponent of endmembers of typical materials and calculating the coverage ratio of endmembers in each pixel. The shape factor of heterogeneous components is calculated using statistical parameters of land buildings. Secondly, the dynamic variations of LSTR is simulated by establishing a surface temperature model using the SEB equation and the LTPD. The multiple scattering radiance within heterogeneous non-isothermal components is calculated using the shape factor. The surface radiance at pixel scale is subsequently simulated through linear combination of the effective radiance of each component. Finally, the proposed approach is validated and evaluated using the acquired airborne TIR remote sensing imageries. This research is expected to build an effective approach for the LSTR simulation over urban surfaces, and to further improve the accuracy and reliability of TIR image simulation. Of greater importance, the results of this research will provide the sensor designers and the end-users with future images in an operational context.
热红外遥感图像模拟是提高红外载荷应用效能的重要先导性研究,难点在于像元尺度异质异构地表有效辐射强度的精确计算。项目基于能量平衡、辐射换热和光谱混合分析理论,构建像元尺度热辐射计算方法,提高复杂地表热红外遥感图像模拟的精度与可靠性。以城市下垫面为研究对象,分析地表覆盖模式,通过可见-近红外多光谱图像解混以提取组分异质信息,利用结构参数计算异构组分间辐射换热可视因子。继之,由地表能量平衡方程分析地表热辐射变化特征,并建立基于可视因子的热红外多次散射估算方法,实现组分有效辐射精确计算。在此基础上,通过组分有效辐射的线性组合,建立像元尺度地表辐射计算模型,藉此模拟不同时相地表热红外辐射图像,并利用热红外航空遥感数据分析评价模拟精度。通过项目研究,将厘清异质异构地表热辐射变化与相互作用特征,建立物理原理可靠、模拟精度高、计算简便的复杂地表像元辐射计算方法,为热红外遥感图像模拟提供准确有效的技术支持。

结项摘要

热红外遥感图像模拟是认识红外遥感系统规律与数据特点重要基础手段,对于提高新型红外遥感系统应用效能和数据处理分析水平具有重要意义。项目基于能量平衡、辐射换热和光谱混合分析理论,构建像元尺度热辐射计算方法,提高复杂地表热红外遥感图像模拟的精度与可靠性。通过研究,项目在以下3个方面取得成果:1)以城市下垫面为例分析地表覆盖模式,对可见-近红外多光谱图像解混获取到组分异质信息,并利用结构参数计算了异构组分间辐射换热可视因子。2)利用地表能量平衡方程分析地表热辐射产生机理与变化规律,并利用可视因子解析计算出组分间多次散射,建立了像元尺度地表有效辐射计算模型,模拟生成地表热红外辐射图像。3)利用热红外航空遥感数据对图像模拟精度进行分析了评价。通过项目研究,厘清了异质异构地表热辐射产生与相互作用规律,建立物理原理可靠、模拟精度高、计算简便的复杂地表热红外图像模拟方法,为新型热红外遥感系统性能优化与应用模型研发提供技术支持。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
A comprehensive data set of lake surface water temperature over the Tibetan Plateau derived from MODIS LST products 2001-2015.
基于 MODIS LST 产品的 2001-2015 年青藏高原湖泊表面水温综合数据集。
  • DOI:
    10.1038/sdata.2017.95
  • 发表时间:
    2017-07-25
  • 期刊:
    Scientific data
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Wan W;Li H;Xie H;Hong Y;Long D;Zhao L;Han Z;Cui Y;Liu B;Wang C;Yang W
  • 通讯作者:
    Yang W
近红外比值法在对流层航空遥感数据大气水汽估算中的改进
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国科学:技术科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王靓;赵利民;赵艳华;谢勇;董建婷;刘景旺;余涛;顾行发
  • 通讯作者:
    顾行发
Remote estimation of complete urban surface temperature using only directional radiometric temperatures
仅使用定向辐射温度远程估计完整的城市表面温度
  • DOI:
    10.1016/j.buildenv.2018.03.005
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Building and Environment
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Jiang Lu;Zhan Wenfeng;Voogt James;Zhao Limin;Gao Lun;Huang Fan;Cai Zhe;Ju Weimin
  • 通讯作者:
    Ju Weimin
Extracting urban areas in China using DMSP/OLS nighttime light data integrated with biophysical composition information
利用 DMSP/OLS 夜间灯光数据结合生物物理成分信息提取中国城市区域
  • DOI:
    10.1007/s11442-016-1271-6
  • 发表时间:
    2016-08
  • 期刊:
    Journal of Geographical Sciences
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Cheng Yang;Zhao Limin;Wan Wei;Li Lingling;Yu Tao;Gu Xingfa
  • 通讯作者:
    Gu Xingfa
利用单窗算法反演Landsat 8 TIRS数据地表温度
  • DOI:
    10.13203/j.whugis20150164
  • 发表时间:
    2017-07
  • 期刊:
    武汉大学学报(信息科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡德勇;乔琨;王兴玲;赵利民;季国华
  • 通讯作者:
    季国华
共 7 条
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其他文献

国内外温排水热影响监测与评价研究方法探讨
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    石继香;官云兰;赵利民;朱利
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    朱利
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    遥感学报
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    --
  • 作者:
    万玮;陈秀万;彭学峰;白伟华;夏俊明;梁宏;张学民;熊攀;杨婷;曹云昌;尹聪;赵利民;洪阳
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    李少鹏
核电站温排水分布卫星遥感监测及验证
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  • 发表时间:
    2014
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    光谱学与光谱分析
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    石继香
Effect of C12-14 Alcohols on the Thermomechanical Properties of Epoxy Shape-Memory Polymer
C12-14醇对环氧形状记忆聚合物热机械性能的影响
  • DOI:
    10.4028/www.scientific.net/msf.787.275
  • 发表时间:
    2014-04
  • 期刊:
    Materials Science Forum
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵利民;冯雪
  • 通讯作者:
    冯雪
共 13 条
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