從modis溫度產品估算全球和區域平均溫度方法
2023-06-15 14:22:21 4
從modis溫度產品估算全球和區域平均溫度方法
【專利摘要】本發明涉及從MODIS溫度產品估算全球和區域平均溫度方法，能夠應用在氣象、環境監測、土地管理、農情監測、以及災害監測等遙感應用部門。該方法包含五個步驟：第一步驟是從MODIS月平均溫度產品計算不同時間t(1:30,10:30,13:30,22:30)的空間平均溫度。第二個步驟是計算時刻t全球平均溫度。第三步驟是利用第一步和第二步計算的信息計算平均每天的最大值和最小值。第四步：利用全天6個點的數據進行一元多次擬合，得到平均溫度變化曲線圖和平均溫度計算公式係數，計算全球平均溫度。
【專利說明】從MODIS溫度產品估算全球和區域平均溫度方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種利用對地觀測衛星上MODIS地表溫度產品計算全球和區域平均地表溫度的方法，突破了傳統方法利用氣象觀測的局限。能夠應用在氣象、農業、環境監測和旱情監測等遙感部門。
【背景技術】
[0002]本方法中全球和區域平均溫度是指全球和區域平均每天和每小時的溫度，它是氣候變化研究裡一個非常重要的參數。由於全球平均溫度受時間和空間，以及地表情況的影響，至今還沒有一種方法能夠很好地估算全球平均溫度。目前，在氣候變化研究裡公知的獲取全球平均溫度主要是一種方法，利用氣象站點進行空間內插，然後利用面積權重計算得到[Hansen, J.E.et al.Global climate changes as forecast by Goddard Institutefor space studies three-dimensional model, Journal of geophysical research,93(D8)，9341-9364 (1988) ；Boyer, D.G.，Estimation of daily temperature meansusing elevation and latitude in mountainous terrain, Water Resource Bull 4，583-5889 (1984) ;Hansen，J.E.and Lebedeffj S.Global trends of measured surfaceair temperature.J.Geophys.Res.，92，13345-13372，(1987) ; Hansen, J.E.etal.Global climate changes as forecast by Goddard Institute for space studiesthree-dimensional model, Journal of geophysical research, 93 (D8)，9341-9364(1988).Hansen, J., Ruedyj R., Glascoej J.and M.Sato, GISS analysis of surfacetemperature change, J.Geophys.Res.，104，30，997 - 31，022，(1999).Hansen, J.E.et al.A closer look at United States and global surface temperature change.J.Geophys.Res.，106，23947-23963，(2001).Fan, Y.，Doolj Η.V.D.，A globalmonthly land surface air temperature analysis for 1948 - present, Journal ofGeophysical Research, 113(D01103)，1-18, (2008).]。氣象站點數量有限，而且不是均勻分布，特別是在山區和極低地區，插值得到的結果不是非常好，精度不是很高，因此人們多進行溫度異常分析研究[Hansen，J.et al.Global temperature change.Proc.Natl.Acad.Sc1.103，14288-14293，(2006) ; Hansen, J.，Sato M.，Ruedy R.，Perceptionof climate change, PNAS 6，2415 - 2423，(2012).]。
[0003]MODIS遙感器於1999和2002年搭載對地觀測衛星發射成功，為全球和區域資源環境動態監測開闢了又一新的途徑。MODIS是一個擁有36個波段的中解析度遙感系統，每天可獲得4次全球觀測數據(1:30，10:30? 13:30，22:3),其飛行與太陽同步，並且是免費接收，因此非常適合全球溫度監測。在MODIS的36個波段中有8個是熱紅外波段，因而非常合適於區域尺度的地表熱量空間差異分析。目前針對MODIS遙感數據的地表溫度反演算法已經不少[Wan，Z.M.and Li，Z.L，A physics-based algorithm for retrievingland-surface emissivity and temperature from E0S/M0DIS data.1EEE Transactionson Geoscience and Remote Sensing, 1997，35(4): 980-996 ;毛克彪，針對 MODIS 數據的地表溫度反演方法研究，碩士學位論文，南京大學，2004.5.;毛克彪，覃志豪，施建成，宮鵬，針對MODIS數據的劈窗算法研究，武漢大學學報(信息科學版)，2005 (8):703-708.]，美國宇航局(NASA)已經提供全球溫度每天4次的月產品，其產品精度也是非常高[Otis B.Brown Peter J.Minnett With contributions from: R.Evans, E.Kearns, K.Kilpatrick, A.Kumar, R.Sikorski & A.Zavody, MODIS Infrared SeaSurface Temperature Algorithm Algorithm Theoretical Basis Document (SST ATBD)Version 2, University of Miami, Miami, FL 33149-1098 (1999).; Wan, Z.M.,MODIS Land-Surface Temperature Algorithm Theoretical Basis Document (LST ATBD)Version 3.3, Institute for Computational Earth System Science, University ofCalifornia, Santa Barbara, CA.(1999).]。目前還沒有利用MODIS地表溫度產品估算全球和區域平均溫度的方法發表。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於提供一種從遙感數據MODIS溫度產品估算全球和區域平均溫度方法，以克服現有地表溫度利用氣象站點計算的實際困難，以及氣象站點插值難以保證精度的缺點，進一步提高全球能量平衡模型的估算精度。
[0005]為實現上述目的，本發明提供的從遙感數據MODIS溫度產品估算全球和區域平均溫度的方法為:
第一步:對原始數據進行處理和空間插值處理，然後用等式I從MODIS月平均溫度產品計算不同時間t(l:30，10:30, 13:30, 22:30)的空間平均溫度。
【權利要求】
1.從MODIS溫度產品估算全球和區域平均溫度方法，其步驟為:第一步:我們從MODIS月平均溫度產品計算不同時間t(l:30，10:30, 13:30, 22:30)的空間平均溫度；第二步:計算時刻t全球平均溫度；第三步:利用第一步和第二步計算的信息計算平均每天的最大值和最小值，計算4個時刻的平均溫度信息；利用4個時刻數據計算平均每天最大值和最小值；獲得全球或者區域達到最大和最小溫度的時間，確定每天平均溫度最低發生在凌晨時間，最高溫度在時間，局部溫度變化是正玄曲線變化；擬合曲線方程並計算得到最高和最低溫度；第四步:利用全天六個點的數據進行一元多次擬合，得到平均溫度變化曲線圖和方程，計算全球平均溫，最後計算平均溫度。
2.根據權利I中要求，從MODIS溫度產品估算全球和區域平均溫度方法通常特徵通常為用衛星獲得全球4次溫度，建立局部函數確定最大和最小值，最後擬合全天溫度變化曲線，計算全天平均溫度。
【文檔編號】G06F19/00GK103761446SQ201410054336
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年2月18日 優先權日:2014年2月18日
【發明者】不公告發明人 申請人:中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所, 毛克彪, 馬瑩