嘗試過ETM+熱紅外的大氣校正法、單窗算法；ASTER的單窗算法、劈窗算法；Landsat8的大氣校正法、單窗算法、劈窗算法反演地表溫度。這里首先想記錄Landsat8的大氣校正法反演地表溫度。

我認(rèn)為熱紅外反演地表溫度的大致流程為：
（1）原始的DN值經(jīng)過輻射校正后，得到星上輻射亮度值（公式1）；
（2）星上輻射亮度值經(jīng)過大氣校正，去除水汽的影響后，得到輻射亮度值；
（3）考慮到地物的發(fā)射率（比輻射率），利用植被覆蓋度（Fractional Vegetation Cover，FVC）計算得到地物發(fā)射率，然后將輻射亮度值轉(zhuǎn)化為相對于黑體的黑體輻射亮度值；
（4）進(jìn)過Plank函數(shù)的轉(zhuǎn)化，將黑體輻射亮度值轉(zhuǎn)化為黑體亮度溫度值，即為地表溫度。

一、整體計算流程

大氣校正法中主要包含的計算公式如下（在ENVI工具箱bandmath中輸入公式來計算各個參數(shù)值）：
公式1：熱紅外波段輻射校正，計算得到星上輻射亮度

其中Lλ為星上輻射亮度，DN值為熱紅外影像中的原始像素值，Gain（增益）、Offset（偏移）值在ENVI中查看影像波段的詳細(xì)數(shù)據(jù)可以得到，也可以從頭文件中得到，在最后會貼上一張表格，里面有一部分熱紅外數(shù)據(jù)的增益和偏移值。

公式2：大氣校正（去除水汽影響）

B（Ts）為黑體輻射亮度，Lup，Ldown，τ分別為大氣上行、下行輻射，大氣透過率，可以通過NASA大氣計算器獲取NASA大氣剖面計算，發(fā)射率（比輻射率）?需要利用植被覆蓋度來計算，見下文。

公式3：計算黑體亮度溫度（地表溫度）

其中λ為有效波長，C1、C2為Plank函數(shù)參數(shù)，在最后的表中會給出

也可以用以下公式計算，但我嘗試之后，認(rèn)為上一個公式更準(zhǔn)確：

K1、K2可以通過C1、C2計算得到，但我的實驗中，利用前一個公式計算得到的溫度更準(zhǔn)確。

二、發(fā)射率（比輻射）的計算

根據(jù)2004年覃志豪老師發(fā)表的文章“陸地衛(wèi)星 TM6 波段范圍內(nèi)地表比輻射率的估計”中的方法計算發(fā)射率，認(rèn)為植被指數(shù)NDVI大于0.7時為全植被覆蓋，NDVI小于0.05時為裸地，此部分公式中用了較多的判斷語句，會在文末貼出含義。
（1）首先需要將Landsat8的可見光波段及近紅外波段進(jìn)行輻射校正，與熱紅外波段不同的是，需要利用ENVI中輻射校正工具。在toolbox中輸入Radiometric Calibration即可找到，注意需要選中Apply Flaash，以便做大氣校正；
（2）然后將輻射校正之后的數(shù)據(jù)送入Flaash大氣校正工具中，進(jìn)行大氣校正；
（3）然后用大氣校正之后的近紅外波段與紅波段計算NDVI值（公式4）；

公式4：植被指數(shù)計算
NDVI=（NIR-RED）/（NIR+RED）
（4）然后利用公式5計算植被覆蓋度

公式5：植被覆蓋度FVC
以NDVI的0.7與0.05為判斷值，大于0.7時，FCV為1，小于0.05時，FCV為0
在ENVI的bandmath中輸入（注意，這個乘號我打不出來，在ENVI中需要用計算機(jī)語言表示），其中b1為上一步計算得到的NDVI圖像：
（b1 gt 0.7)?1+(b1 lt 0.05)?0+(b1 ge 0.05 and b1 le 0.7)?((b1-0.05)/(0.7-0.05))
（5）計算發(fā)射率（比輻射率）
認(rèn)為水體的發(fā)射率為0.995，計算公式如下：

公式6：發(fā)射率

在ENVI中輸入：
(b1 le 0)?0.995+(b1 gt 0 and b1 lt 0.7)?(0.9589+0.086?b2-0.0671?(b2)^2)+(b1 ge 0.7)?(0.9625+0.0614?b2-0.0461?(b2)^2)
其中b1為ENVI計算結(jié)果，b2為FCV計算結(jié)果

三、地表溫度反演

計算出發(fā)射率之后，可用公式3計算得到地表溫度。最近反演的武漢市溫度結(jié)果如下。

附件：

1、熱紅外傳感器的參數(shù)

2、ENVI波段計算中判斷語句

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的ENVI下Landsat8大气校正法反演地表温度的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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