像元尺度地表发射率方向性建模及地表温度遥感反演研究

地表温度和地表发射率是地球表层系统的两个重要物理参数，在气象、水文、农业和灾害监测等众多研究领域都有广泛的应用需求。本项目针对大倾角观测传感器地表温度反演中存在的大气参数和地表发射率的角度效应问题，首先在地面试验和热辐射方向性模型的基础上，建立像元尺度的地表发射率方向性模型，解决地表温度反演中地表发射率的角度效应问题，然后基于改进的参数化模型和多源数据，建立同时考虑大气参数和发射率角度效应的地表温度反演算法，以提高地表温度反演精度，生产出高精度的地表温度产品，满足实际应用和科学研究的需求，推动定量热红外遥感研究的发展。

本项目围绕像元尺度地表发射率建模和地表温度反演及验证开展了四个方面的研究工作：（1）利用土壤发射率地面控制测量试验研究了影响土壤发射率的敏感参数（包括观测角度、土壤水分、土壤粒径、土壤成分）与土壤发射率的定量关系，进而利用ASTER地表发射率结合地面实测土壤水分建立了像元尺度土壤发射率与土壤含水量的经验公式，结果表明土壤发射率与土壤含水量具有较好的相关性，并且土壤水分的日变化也会影响土壤发射率。（2）针对我国农田区域普遍存在田间道路网状结构提出了植被道路混合场景的热红外方向性辐射模型，对该类场景的模拟精度有所提高，对更加复杂的混合场景的正向建模有所启迪。（3）以HJ-1B IRS数据为例，提出了融合NCEP和MOD07两种大气廓线的单通道参数化模型地表温度反演算法，验证结果表明融合后的大气廓线数据比只使用单独的大气廓线产品更加稳定，适合用于生产HJ-1B IRS地表温度产品。（4）利用地面实测数据，开展了多尺度遥感地表温度产品的精度验证工作，包括美国的S-NPP/VIIRS、TERRA/AQUA MODIS和TERRA/ASTER以及国产HJ-1B/IRS和FY-3B/VIRR的地表温度产品。其中针对VIIRS地表温度产品的验证工作是首次利用中国地面试验数据对VIIRS地表温度产品进行验证，为美国NOAA的VIIRS地表温度产品项目组进一步提高产品精度提供了支持。项目执行期间，共发表论文10篇，其中SCI论文4篇，EI论文4篇，CSCD论文2篇，完成了项目计划的指标。