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修正维恩近似法在热红外温度和发射率反演中的应用
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更新于2024-08-28
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"基于维恩近似修正的热红外温度和发射率反演算法" 本文主要探讨了热红外遥感领域中的关键参数——温度和发射率的反演问题。研究者提出了一种创新的方法,该方法结合了维恩近似(Wien Approximation)的修正和阿尔法获得法(Alpha Derivation Method, ADE),用于精确地估算这两个参数。 维恩近似是热辐射理论中的一个简化模型,通常用于估算物体的温度与其峰值波长之间的关系。然而,在实际应用中,由于环境因素和物体本身的复杂性,这种近似可能会导致一定的误差。因此,作者从基本原理出发,对维恩近似进行了修正,旨在提高其在热红外遥感领域的适用性。通过修正后的维恩近似,可以更准确地描述物体的热辐射特性。 阿尔法获得法(ADE)则被用来确定光谱中的发射率最大和最小值所在的波段。这种方法通过对光谱数据的分析,获取发射率的变化趋势,从而识别出影响发射率的关键波段。在找到这些波段后,研究人员使用最大最小值差(MMD)模型来计算实际的发射率。MMD模型的选择基于对两种不同模型的精度比较,最终选取了精度更高的一种。 在实际应用中,提出的算法表现出良好的精度和稳定性。据文中所述,温度反演的误差控制在1K以内,而发射率反演的误差则小于0.015,这在热红外遥感领域是非常高的精度。这种高精度的反演能力对于环境监测、气候变化研究、地表热状况分析等领域具有重要意义。 该文提出的方法不仅改进了传统的维恩近似,提升了反演算法的准确性,而且通过结合阿尔法获得法和MMD模型,提供了一种有效处理热红外遥感数据的新途径。这一研究成果对于进一步优化热红外遥感技术,提高数据处理效率和精度具有重要的参考价值。
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书书书
第
29
卷
第
2
期
光
学
学
报
Vol.29
,
No.2
2009
年
2
月
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,
2009
文章编号:
02532239
(
2009
)
02039406
基于维恩近似修正的热红外温度和发射率反演算法
徐
州
赵慧洁
(北京航空航天大学精密光机电一体化技术教育部重点实验室,北京
100083
)
摘要
温度和发射 率 是 热 红 外 遥 感 中 的 两 个 最 重 要 的 参 数。 提 出 了 一 种 基 于 维 恩 近 似 修 正 和 阿 尔 法 获 得 法
(
ADE
)的温度和发射率的反演方法。对维恩近似从基本 原理上 进行 修正,利用
ADE
计 算光 谱大 致 形状 以确 定 发
射率最大最小的波段,推导出了 在 修 正 维 恩 近 似 后 各 个 波 段 发 射 率 的 关 系,再 利 用 这 个 关 系 以 及 最 大 最 小 值 差
(
MMD
)模型计算实际的发射率。在
MMD
模型的选择上,比较了两种模型的 精度,选择 了精 度较高 的模 型应用 到
算法中。从算法的计算精度以及与别的方法的比较中可见,算法的精度和稳定性都比较好,温度的反演误差在
1K
以内,发射率反演误差在
0.015
以内。
关键词
热红外遥感;温度;发射率;维 恩 近 似 ;阿尔法获得法
中图分类号
TP751.1
文献标识码
A
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10.3788
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(
犃犇犈
)
收稿日期:
20080423
;收到修改稿日期:
20080823
基金项目:中国地质调查局项目(
1212010816033
,
1212030616010
)资助课题。
作者简介:徐
州(
1984-
),男,硕士研究生,主要从事热红外高光谱遥感的参量反演及光谱解混等方面的研究。
Email
:
y
urenzhou2000
@
163.com
导师简介:赵慧洁(
1966-
),女,教授,博士生导师,主要从事精密测量及遥感应用等方面的研究。
Email
:
h
j
zhao
@
buaa.edu.cn
1
引
言
在热 红外遥感中,陆 地表面温度 在全球气候 变
化研究、热平衡研究、辐射估计和环境模型的建立中
有重要作用,而发射率能够用于矿物填图、环境监测
和目标检测等等
[
1
]
。热红外遥感需要两个参数———
地表温度和发射率,这样对于
犖
个观测值始终会存
在
犖
+1
个未知数,这在数学上是一个病态方程(
ill
p
osed
)的求解 问 题
[
2
]
。 对于热红外遥感来说,温 度
和发射率的分离 是 一个关键 问 题。目前,人们基于
不同的假设提出了 许多不同 的 方法,包括参考 通 道
法
[
4
]
、发 射 率 归 一 化 法 (
NEM
)
[
3
]
、阿 尔 法 获 得 法
(
ADE
)
[
4
]
、比 值 法、
ASTER TES
法
[
5
]
、昼 夜 法
[
6
]
等
等,都是基于各自的假设条件计算温度与发射率。这
些方法由于各种不同因素的限制都有一定的局限性。
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