基于Landsat8數據的地表溫度反演算法對比分析

段金饋

摘 要：地表溫度（Land Surface Temperature，LST）是重要的地表物理參量。該文以北京市為研究區，基于Landsat8影像數據，利用輻射傳輸方程法（RTE算法）、針對TIRS10的單窗算法（TIRS10_SC算法）以及改進單通道算法（JM_SC10算法）反演地表溫度，并運用氣象觀測點數據進行驗證。結果表明，TIRS10_SC算法反演精度最好，RMSE為3.92℃;其次是RTE和JM_SC10算法。

關鍵詞：Landsat8;地表溫度;地表溫度反演

中圖分類號 P407文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2019）17-0148-03

Comparative Analysis of Land Surface Temperature Retrieval Algorithm based on Landsat8 Data——A Case Study in Beijing City

Duan Jinkui

（School of Geography and Environment，Shandong Normal University，Jinan 250358，China）

Abstract：Land Surface Temperature （LST） is an important surface physical parameter.Taking Beijing area as the research area，based on Landsat8 image data，LST is retrieved by the radiation transfer equation algorithm （RTE algorithm），the improved single window algorithm （TIRS10_SC algorithm） and the improved single channel algorithm （JM_SC10 algorithm）.The result is verified by meteorological observation point data.The results show that the TIRS10_SC algorithm has the best accuracy，RMSE is 3.92°C，followed by RTE algorithm and JM_SC10 algorithm.

Key words：Landsat8;Land surface temperature;Land surface temperature retrieval

地表溫度是影響陸地、海洋和大氣之間物理過程的重要參數，在城市熱環境研究[1]、生態環境監測[2]以及災害預警[3]等領域具有廣泛的應用。隨著技術的發展，通過衛星遙感數據反演LST，已經成為了高效獲取大范圍LST的主要途徑。Landsat8衛星發射于2013年，其TIRS傳感器空間分辨率達100m，OLI傳感器的空間分辨率達到30m、15m，是目前遙感反演LST的重要數據源。國內外學者提出了許多針對Landsat8 TIRS10遙感數據改進的溫度反演算法，如胡德勇等[4]提出了針對Landsat8 TIRS10的單窗算法;Jiménez-Mu?oz等[5]在其原有單通道算法[6]（Single-channel Algorithm，SC算法）的基礎上，通過模擬數據集改進了針對Landsat8的參數，提出了改進單通道算法。

本研究選取北京市作為研究區，基于Landsat8 數據，采用輻射傳輸方程法、改進單窗算法及改進單通道算法來反演LST，并采用60個觀測點的實測數據對反演結果進行驗證，以期為LST反演算法的選擇提供參考。

1 研究區概況

北京市位于華北平原北部，近幾十年來，北京市經歷了城市快速擴張、人口的爆炸式增長以及土地利用變革，城市熱島效應加劇，因而監測北京市LST具有重要意義。

2 研究方法

2.1 數據來源及預……