2024年5月30日发(作者：范元忠)
单窗算法反演地表温度教程
1.1算法原理
1.1.1单窗算法
单窗算法(MW算法)是覃志豪于2001年提出的针对TM数据 只有一
个热红外波段的地面温度反演算法。 经过众多学者验证，单窗 算法具有
很高的反演精度，且同样适用于ETM+和Iandsat 8数据。公 式如下：
T
s
a
6
(1
(C
6
D
6
)
(
6
C
6
D
6
C
6
D
6
b(1))T
s ensor
D
6
T
a
)/C
6
式中，LST为地表温度(K)，T
sensor
是传感器上的亮度温度(K)，T
a
是
大气平均温度(K); a、b为参考系数，当地表温度为0-70
C
时，a =-
67.355351, b = 0.458606 C、D为中间变量，计算公式为：
C = ez
D = (l- r)[l-F (1- r)r]
式中，&为地表比辐射率，＜ 为地面到传感器的大气总透射率。
因此单窗算法反演地表温度的关键是计算得到亮度温度T
senso
、地表
比辐射率匚、大气透射率•和大气平均作用温度T
a
。
1.1.2参数计算 1.1.2.1辐射亮温计算
利用Planek公式将图像像元对应传感器辐射强度值转换为对应的 亮度
温度值。公式如下
£
hid + 4)
式中，T
senso
为亮度温度值；
L
影像预处理后得到的光谱辐射值,
2
1
单位为
w/(m sr m)
，K1、K2为常量，可由数据头文件获取。
DN 计算图像辐射亮温之前，需采用辐射定标参数将像元灰度值
转换为热辐射强度值，公式如下：
厶I二x DN十虫丄
式中，M
L
为增益参数，A
L
为偏移参数，该参数可直接在影像通 文件
数据中获取，且ENVI软件中已经集成，不需要自己在查找。
1.1.2.2地表比辐射率计算
根据覃志豪针对TM影像提出的混合像元分解法来确定区域地 表福
辐射率。对于城市区域，我们简单的将其分为水体、自然表面和 建筑表
面三种，因此针对混合像元尺度上的地表比辐射率通过下式来 估算：
€= PR £ +Q — F)/? e +/
r r v % r
7
mm 式中，三为混合像元的地表比辐射率；P V 为植被覆盖率；R V 为植 被 的温度比率；R M 为建筑表面的温度比率；= V 表示植被法地表比辐 射率， f m表示建筑表面的地表比辐射率； *表示辐射校正项。 根据覃志豪经验公式，匸 V =0.986;・讣=0.972
2024年5月30日发(作者：范元忠)
单窗算法反演地表温度教程
1.1算法原理
1.1.1单窗算法
单窗算法(MW算法)是覃志豪于2001年提出的针对TM数据 只有一
个热红外波段的地面温度反演算法。 经过众多学者验证，单窗 算法具有
很高的反演精度，且同样适用于ETM+和Iandsat 8数据。公 式如下：
T
s
a
6
(1
(C
6
D
6
)
(
6
C
6
D
6
C
6
D
6
b(1))T
s ensor
D
6
T
a
)/C
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式中，LST为地表温度(K)，T
sensor
是传感器上的亮度温度(K)，T
a
是
大气平均温度(K); a、b为参考系数，当地表温度为0-70
C
时，a =-
67.355351, b = 0.458606 C、D为中间变量，计算公式为：
C = ez
D = (l- r)[l-F (1- r)r]
式中，&为地表比辐射率，＜ 为地面到传感器的大气总透射率。
因此单窗算法反演地表温度的关键是计算得到亮度温度T
senso
、地表
比辐射率匚、大气透射率•和大气平均作用温度T
a
。
1.1.2参数计算 1.1.2.1辐射亮温计算
利用Planek公式将图像像元对应传感器辐射强度值转换为对应的 亮度
温度值。公式如下
£
hid + 4)
式中，T
senso
为亮度温度值；
L
影像预处理后得到的光谱辐射值,
2
1
单位为
w/(m sr m)
，K1、K2为常量，可由数据头文件获取。
DN 计算图像辐射亮温之前，需采用辐射定标参数将像元灰度值
转换为热辐射强度值，公式如下：
厶I二x DN十虫丄
式中，M
L
为增益参数，A
L
为偏移参数，该参数可直接在影像通 文件
数据中获取，且ENVI软件中已经集成，不需要自己在查找。
1.1.2.2地表比辐射率计算
根据覃志豪针对TM影像提出的混合像元分解法来确定区域地 表福
辐射率。对于城市区域，我们简单的将其分为水体、自然表面和 建筑表
面三种，因此针对混合像元尺度上的地表比辐射率通过下式来 估算：
€= PR £ +Q — F)/? e +/
r r v % r
7
mm 式中，三为混合像元的地表比辐射率；P V 为植被覆盖率；R V 为植 被 的温度比率；R M 为建筑表面的温度比率；= V 表示植被法地表比辐 射率， f m表示建筑表面的地表比辐射率； *表示辐射校正项。 根据覃志豪经验公式，匸 V =0.986;・讣=0.972