论文部分内容阅读
火山是威胁人类生命的危险源,给生产生活带来巨大损失。火山喷发产生高温的岩浆,传统温度测量方式有诸多不便,火山温度遥感反演研究具有重要的理论意义与实用价值。短波红外波段空间分辨率较热红外波段更高,且根据维恩位移定律,短波红外波段是火山温度反演的敏感波段,具有更显著的优势。混合像元高温目标短波红外温度反演物理模型是常用的反演高温目标温度的模型。夜间遥感影像剥离了太阳辐射,短波红外模型的适用性、夜间遥感影像温度反演模型的建立及夜间火山温度的定量反演是有待解决的科学问题。本研究采用理论推导的方法,分析了地表岩浆纯像元辐射通量密度的组成部分,简化了混合像元高温目标短波红外温度反演物理模型,建立了日间/夜间短波红外遥感火山温度反演物理模型,进行常量计算、参数估算及参数敏感性分析;在此基础上采用实验计算的方法对基拉韦厄火山、尔塔阿雷火山和亚苏尔火山进行短波红外遥感温度反演来验证模型的可行性,并对这些研究区进行热红外遥感温度反演,比较两种反演结果,主要研究成果如下:1.分析了混合像元高温目标短波红外温度反演物理模型及火山岩浆纯像元能量组成,得到了日间短波红外遥感火山温度反演物理模型。求解了Landsat 8卫星波段平均太阳辐照度。计算了像元内总辐射能量中岩浆发射能量和反射能量所占的比例,反射能量占总辐射能量比重较大。2.分析了夜间像元内辐射能量的组成,分析了月球辐照度,计算了大气路径辐射。夜间大气层外辐射源为月球,计算了在小月相角、最近距离时的月球辐射能量,造成的像元辐射通量密度的增加为10~-44 W/(m~2·μm)数量级,可以忽略不计;大气路径辐射造成的像元辐射通量密度的增加为10~-66 W/(m~2·μm)数量级,可以忽略不计。在此基础上简化了模型,得到夜间短波红外遥感火山温度反演物理模型用于温度反演。3.日/夜短波红外遥感火山温度反演物理模型受到大气透过率、岩浆发射率的制约。确定了大气透过率、岩浆发射率和温度3个关键参数,对参数进行了敏感性分析,日间模型中大气透过率对温度反演结果的影响较大,夜间模型中岩浆发射率、大气透过率对温度反演结果的影响较大。4.通过查询气象数据或SWCVR算法求解了大气水汽含量,通过计算机模拟的方法利用MODTRAN软件模拟了大气透过率,对基拉韦厄火山、尔塔阿雷火山和亚苏尔火山进行了日/夜短波红外遥感温度反演,温度反演精度较高。5.对基拉韦厄火山、尔塔阿雷火山和亚苏尔火山研究区进行了日/夜热红外遥感温度反演,温度反演精度较低。