申请/专利权人：中国农业科学院农业资源与农业区划研究所;中国科学院空天信息创新研究院

申请日：2023-11-17

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN117371333B

主分类号：G06F30/27

分类号：G06F30/27;G06F18/23;G06F119/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2024.01.26#实质审查的生效;2024.01.09#公开

摘要：本发明公开了一种基于核驱动模型的地表温度产品角度归一化方法，包括以下步骤：步骤1：卫星数据获取；步骤2：多角度地表温度卫星数据集构建；步骤3：热红外核驱动模型系数查找表构建；步骤4：地表温度产品角度归一化；针对热红外核驱动模型的核系数难以利用不同时刻获取的方向观测联立求解的问题，提出了一种利用多源卫星数据构建的多角度地表温度卫星数据集来拟合核驱动模型系数，并对地表温度产品进行角度归一化的方法。该方法发挥了参数化模型能够兼顾物理精度和现实操作的优势，并利用基于不同聚类建立的热红外方向性核驱动模型系数查找表，解决了核系数难以获取的问题，从而获得精度较高的消除方向性影响的地表温度数据。

主权项：1.一种基于核驱动模型的地表温度产品角度归一化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：卫星数据获取，下载三种卫星传感器的数据：1ABIGOES-R2MODISAqua3VIIRSS-NPP步骤2：多角度地表温度卫星数据集构建多角度地表温度数据集用于拟合核驱动模型的核系数，其构建工作包括地表温度质量控制、空间匹配、时间匹配和系统误差消除四部分；1地表温度质量控制对于GOES-R的地表温度产品、MYD11A1和JPSS_GRAN，高质量的地表温度数据质量控制位都为0；JPSS_GRANJPSSVIIRSProductGranule是搭载在S-NPP卫星系统上的可见光红外成像辐射仪VisibleInfraredImagingRadiometerSuite，VIIRS的2级地表温度产品；2空间匹配用于确定不同卫星观测的同一位置上的数据；3时间匹配用于筛选出来自不同卫星传感器的准同步地表温度数据；4传感器间系统误差消除采用简单线性回归进行调整；至此，在不同时刻，不同像元有来自三个不同观测方向上的准同步地表温度数据；步骤3：热红外核驱动模型系数查找表构建热红外核驱动模型的建模框架如式1所示： 该建模框架是三个核的线性组合，其中基形核KBaseShape为孔隙率的函数，热点核KHotspot则与热点效应相关；三个核系数：fiso表示垂直方向上的地表温度，fBaseShape表示土壤组分和叶片组分之间的温差，fHotspot表示光照组分和阴影组分之间的温差；θs，θv和是核驱动模型的三个输入参数，分别表示太阳天顶角、观测天顶角以及相对方位角由太阳方位角和观测方位角相减得到；由于地表温度具有较强的空间异质性，对于不同像元，各向同性系数fiso也会存在较大差异；因此，利用式2拟合系数fBaseShape和fHotspot：Tm-Tn＝fBaseShapeKBaseShapem-KBaseShapen+fHotspotKHotspotm-KHotspotn2m和n表示同一时刻同一像元内的不同观测方向；KBaseShape与观测到的土壤面积有关，只受观测天顶角影响；选择地表温度角度各向异性统计模型——Vinnikov模型中的Emissivity核作为基形核，其表达式如式3所示：KEmissivityθv＝1-cosθv3KHotspot用于模拟连续和离散冠层的热点特征，选择模拟热点效应表现较好的GOg核作为热点核；该核依据光照土壤组分的温度最高这一事实进行组分简化并推导而来，其数学表达式如式4所示： 其中， 和用于描述冠层形状和相对高度，将它们分别设置为1和2；按照4个季节和9种地表覆盖类型划分形成的36种聚类对多角度地表温度卫星数据集进行整理，并利用上述方法拟合得到系数fBaseShape和fHotspot，即可得到针对这36种聚类的热红外核驱动模型系数查找表；步骤4：地表温度产品角度归一化提取一年任意地表温度产品中的太阳天顶角、观测天顶角和相对方位角数据，并将它们代入式3和4计算两个核KBaseShape和KHotspot的值；再根据像元所属聚类从已构建的热红外核驱动模型系数查找表中找到对应的两个核系数fBaseShape和fHotspot；将地表温度、KBaseShape、KHotspot、fBaseShape和fHotspot代入式1从而得到该像元的各向同性系数fiso；此时，三个核系数已全部确定，即用于对该像元地表温度数据进行角度归一化的核驱动模型建立完毕；然后，将太阳天顶角和垂直观测角度θv＝0，代入式3和4，计算垂直观测方向上的两个核值KBaseShape0和KHotspotθs,0,0；最后，将这两个核值和三个核系数代入式1，即可得到角度归一化后的地表温度Tθs,0,0。

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权利要求：

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