ICS35.240.70 CCSA77 中华人民共和国国家标准 GB/T43997.1—2024 地表温度热红外遥感反演 第1部分:单通道法 Surfacetemperatureretrievalfromthermalinfraredremotesensingdata— Part1:Singlechannelmethod 2024-04-25发布 2024-11-01实施 国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会发布目 次 前言 Ⅲ ………………………………………………………………………………………………………… 引言 Ⅳ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和定义 1 ……………………………………………………………………………………………… 4 方法原理与适用条件 2 …………………………………………………………………………………… 4.1 方法原理 2 …………………………………………………………………………………………… 4.2 适用条件 3 …………………………………………………………………………………………… 5 反演流程和步骤 3 ………………………………………………………………………………………… 5.1 操作流程 3 …………………………………………………………………………………………… 5.2 反演步骤 4 …………………………………………………………………………………………… 6 不确定度分析 6 …………………………………………………………………………………………… 附录A(规范性) 通道辐亮度与温度的关系 7 …………………………………………………………… A.1 通道辐亮度与温度的转换方法 7 …………………………………………………………………… A.2 通道辐亮度对温度一阶偏导的计算方法 7 ………………………………………………………… 附录B(规范性) 多项式法系数确定方法 9 ……………………………………………………………… 附录C(规范性) 不确定度评定方法 10 …………………………………………………………………… C.1 地表温度的标准合成不确定度评估 10 ……………………………………………………………… C.2 反演模型分量自身引起的地表温度不确定度评估 10 ……………………………………………… C.3 大气参数分量引起的地表温度不确定度评估 10 …………………………………………………… C.4 地表发射率分量引起的地表温度不确定度评估 13 ………………………………………………… C.5 入瞳辐亮度分量引起的地表温度不确定度评估 13 ………………………………………………… C.6 大气气溶胶分量引起的地表温度不确定度评估 14 ………………………………………………… 参考文献 15 …………………………………………………………………………………………………… ⅠGB/T43997.1—2024 前 言 本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 本文件是GB/T43997《地表温度热红外遥感反演》的第1部分。GB/T43997已经发布了以下 部分: ———第1部分:单通道法; ———第2部分:分裂窗法。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国科学院提出。 本文件由全国遥感技术标准化技术委员会(SAC/TC327)归口。 本文件起草单位:中国农业科学院农业资源与农业区划研究所、电子科技大学、昆明理工大学、苏州 中科天启遥感科技有限公司、中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所、河北地质大学、桂林理工 大学、中国科学院地理科学与资源研究所、中国科学院大学、北京师范大学、北京大学、中国科学院空天 信息创新研究院、大连海事大学、西南大学、山西大学、国家卫星气象中心、中国资源卫星应用中心、中科 星图股份有限公司。 本文件主要起草人:李召良、段四波、吴骅、唐伯惠、周成虎、冷佩、赵伟、尚国琲、陈锟山、唐荣林、 姜小光、阎广建、任华忠、刘向阳、马灵玲、钱永刚、邱实、高懋芳、张霞、覃志豪、赵恩宇、于文凭、高彩霞、 黄成、张霄羽、刘照言、王新鸿、刘萌、欧阳晓莹、范锦龙、韩启金、蔡文文。 ⅢGB/T43997.1—2024 引 言 GB/T43997《地表温度热红外遥感反演》旨在给出利用航天或者航空热红外遥感数据进行地表温 度反演的方法,规范流程和步骤,评定反演方法的不确定度。GB/T43997拟由四个部分构成。 ———第1部分:单通道法。目的在于明确利用单个热红外通道进行地表温度遥感反演的流程、步骤 以及不确定度。 ———第2部分:分裂窗法。目的在于明确利用两个热红外通道进行地表温度遥感反演的流程、步骤 以及不确定度。 ———第3部分:TES分离法。目的在于明确利用三个及三个以上热红外通道进行地表温度和发射 率协同反演的流程、步骤以及不确定度。 ———第4部分:日夜法。目的在于明确利用日夜双时相多个热红外通道进行地表温度遥感反演的 流程、步骤以及不确定度。 ⅣGB/T43997.1—2024 地表温度热红外遥感反演 第1部分:单通道法 1 范围 本文件描述了利用热红外遥感数据反演地表温度的单通道法原理与适用条件、反演流程和步骤以 及不确定度分析。 本文件适用于在热红外大气窗口区内采用一个通道数据的地表温度反演。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文 件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于 本文件。 GB/T41534—2022 地表温度遥感产品真实性检验 GB/T41538—2022 地表发射率遥感产品真实性检验 GB/T41541—2022 热红外遥感基本术语 3 术语和定义 GB/T41534—2022、GB/T41538—2022、GB/T41541—2022界定的以及下列术语和定义适用于 本文件。 3.1 地[球]表[面]温度 surfacetemperature 表征地[球]表[面]厚度等于穿透深度(范围0.1~10倍波长)的表皮的综合温度。 注:遥感数据反演得到的地表温度是在传感器获取的亮度温度的基础上消除了大气和发射率影响后的地表非同温 混合像元的等效温度(即方向辐射计温度),包括陆地表面温度和海洋表面温度,单位为开尔文(K)。 [来源:GB/T41534—2022,3.2] 3.2 [光谱]发射率 [spectral]emissivity [光谱]比辐射率 热辐射体的自身[光谱]辐[射]亮度与同温度同波长下的黑体的光谱辐[射]亮度之比。 [来源:GB/T41538—2022,3.1] 3.3 入瞳[光谱]辐[射]亮度 at-sensor[spectral]radiance 星上[光谱]辐[射]亮度 satellite[spectral]radiance 在给定方向上,表面离地[光谱]辐[射]亮度经大气作用后被卫星传感器接收到的光谱辐[射]亮度。 [来源:GB/T41541—2022,3.26] 1GB/T43997.1—2024 3.4 普朗克定律 Planck’slaw 普朗克函数 Planck’sfunction 黑体辐射定律 blackbodyradiationlaw 描述给定温度下处于热平衡状态的黑体的光谱辐[射]亮度随波长或波数变化的函数关系的定律。 注:随波长变化的普朗克定律表达式见公式(1)。 Bλ(T)=2hc2×1024 λ5·1 e(hc×106)/(kBλT)-1…………………………(1) 式中: Bλ(T)———黑体的光谱辐[射]亮度,单位为瓦每平方米球面度微米[W/(m2·sr·μm)]; h———普朗克常数,取值为6.62607015×10-34,单位为焦秒(J·s); c———光速,取值为2.99792458×108,单位为米每秒(m/s); λ———波长,单位为微米(μm); kB———玻尔兹曼常数,取值为1.380649×10-23,单位为焦每开尔文(J/K); T———黑体温度,单位为开尔文(K)。 随波数变化的普朗克定律表达式见公式(2)。 Bv(T)=2hc2v3×108·1 e(hcv×102)/(kBT)-1…………………………(2) 式中: Bv(T)———黑体的光谱辐[射]亮度,单位为瓦每平方米球面度负一次方厘米[W/(m2·sr·cm-1)]; h———普朗克常数,取值为6.62607015×10-34,单位为焦秒(J·s); c———光速,取值为2.99792458×108,单位为米每秒(m/s); v———波数,单位为每厘米(cm-1); kB———玻尔兹曼常数,取值为1.380649×10-23,单位为焦每开尔文(J/K); T———黑体温度,单位为开尔文(K)。 [来源:GB/T41541—2022,3.10] 3.5 大气柱总水汽含量 totalcolumnwatervapor 地面到大气层顶垂直路径上单位截面积内所含气态水的总质量。 注:单位为克每平方厘米(g/cm2)。 3.6 近地面空气温度 surfaceairtemperatur