PDF《田块尺度作物辐射温度获取方法对比研究》

第24卷第7期2009年7月地球科学进展 A D V A N C E SI NE A R T HS C I E N C E V o l .

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0 9 田块尺度作物辐射温度获取方法对比研究 康国婷, 阎广建 , 任华忠, 王颢星, 钱永刚 ( 北京师范大学遥感科学国家重点实验室, 地理学与遥感科学学院,北京

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7 5 ) 摘要: 热像仪的优势在于可以获得组分辐射温度, 常用于地面温度同步测量实验中, 其数据与植被 覆盖度联合还可以得到作物田块尺度的平均辐射温度.以黑河流域进行的星―机―地遥感综合观测 试验加密观测― ― ―盈科绿洲玉米地的热像仪和手持式红外辐射计温度测量数据为基础对不同采样方 式获得的地面辐射温度进行对比.对于热像仪数据: ①采用阈值法对热像仪影像中的玉米和土壤背 景两组分进行分离, 获得了各自辐射温度的平均值;

②利用 L A B彩色变换法处理同步拍摄的真彩色 照片, 获得每块玉米样地的植被覆盖度;

③最终结合组分温度和植被覆盖度求得地块平均的辐射温 度.经过实验对比发现, 由热红外图像计算获得的地面平均辐射温度与手持式红外辐射计垂直垄或 顺垄条带采样获得的地面平均辐射温度差值较小, 基本在 ±

1 ℃以内, 而 3种测量方式的最大值、 最小 值相差较多.还模拟了几种常见尺度下利用手持式红外辐射计进行随机采样时, 其采样平均值以不 同的置信度处于真实温度 ±

0 .

5 ℃之间所对应的采样次数.分析表明, 基于点测量的采样方案难以仅 利用

1 ~

2 台手持式红外辐射计实现对田块或更大尺度平均辐射温度的准确测量, 高时空采样频率是 保障地面辐射温度测量精度的前提, 与遥感像元尺度相匹配的地面真实性检验需要进行测量方法和 设备的革新. 关键词: 田块尺度;

辐射温度;

热像仪;

手持式辐射计;

采样方式 中图分类号: P

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3 ;

P

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6 文献标志码: A

1 引言地球表面温度是一个重要的水文、 气象参数, 它 是地―气系统研究能量平衡的一个关键因子, 影响着 大气、 海、 陆之间的感热和潜热交换, 是诸多研究领域 不可或缺的基础资料.除了太阳辐照度之外, 地―气 界面所有通量都可以参数化为温度的一个函数, 精确 的陆面温度资料将推动旱灾预报和作物缺水研究、 农 作物产量估算、 数值天气预报、 全球气候变化和全球 碳平衡等领域研究的进展[

1 ~

3 ] , 对工农业生产和进行 科学研究具有重要的指导意义. 常规气象观测采用温度表来测量地表温度, 其安 放往往会在一定程度上破坏地面的自然状态, 从而给 地面温度的测定结果带来误差.同时, 更重要的问题 是气象站点数量有限, 所测的结果只能代表观测点的 局部温度, 难以外延到更大区域.卫星遥感可以快速 获取陆面温度大范围空间分布信息[

4 ] , 因此利用卫星 数据反演地表温度受到了广泛关注, 也取得了很多成 果.然而, 在遥感像元尺度反演的温度/ 组分温度的 真实性检验历来是遥感界面临的难题之一, 其中最主 要的原因在于温度本身的高度时空异质性所导致测 量的不确定性.即使是相对均一的农作物, 由于地面 收稿日期: