ENVI下Landsat8大氣校正法反演地表溫度

嘗試過etm+熱紅外的大氣校正法、單窗演算法；aster的單窗演算法、劈窗演算法；landsat8的大氣校正法、單窗演算法、劈窗演算法反演地表溫度。這裡首先想記錄landsat8的大氣校正法反演地表溫度。

我認為熱紅外反演地表溫度的大致流程為：

（1）原始的dn值經過輻射校正後，得到星上輻射亮度值（公式1）；

（2）星上輻射亮度值經過大氣校正，去除水汽的影響後，得到輻射亮度值；

（3）考慮到地物的發射率（比輻射率），利用植被覆蓋度（fractional vegetation cover，fvc）計算得到地物發射率，然後將輻射亮度值轉化為相對於黑體的黑體輻射亮度值；

（4）進過plank函式的轉化，將黑體輻射亮度值轉化為黑體亮度溫度值，即為地表溫度。

大氣校正法中主要包含的計算公式如下（在envi工具箱bandmath中輸入公式來計算各個引數值）：

公式1：熱紅外波段輻射校正，計算得到星上輻射亮度

其中lλ為星上輻射亮度，dn值為熱紅外影像中的原始畫素值，gain（增益）、offset（偏移）值在envi中檢視影像波段的詳細資料可以得到，也可以從頭檔案中得到，在最後會貼上一張**，裡面有一部分熱紅外資料的增益和偏移值。

公式2：大氣校正（去除水汽影響）

b（ts）為黑體輻射亮度，lup，ldown，τ分別為大氣上行、下行輻射，大氣透過率，可以通過nasa大氣計算器獲取nasa大氣剖面計算，發射率（比輻射率）ɛ需要利用植被覆蓋度來計算，見下文。

公式3：計算黑體亮度溫度（地表溫度）

其中λ為有效波長，c1、c2為plank函式引數，在最後的表中會給出

也可以用以下公式計算，但我嘗試之後，認為上乙個公式更準確：

k1、k2可以通過c1、c2計算得到，但我的實驗中，利用前乙個公式計算得到的溫度更準確。

公式4：植被指數計算

ndvi=（nir-red）/（nir+red）

（4）然後利用公式5計算植被覆蓋度

公式5：植被覆蓋度fvc

以ndvi的0.7與0.05為判斷值，大於0.7時，fcv為1，小於0.05時，fcv為0

在envi的bandmath中輸入（注意，這個乘號我打不出來，在envi中需要用計算機語言表示），其中b1為上一步計算得到的ndvi影象：

（b1 gt 0.7)✖1+(b1 lt 0.05)✖0+(b1 ge 0.05 and b1 le 0.7)✖((b1-0.05)/(0.7-0.05))

（5）計算發射率（比輻射率）

認為水體的發射率為0.995，計算公式如下：

公式6：發射率

在envi中輸入：

(b1 le 0)✖0.995+(b1 gt 0 and b1 lt 0.7)✖(0.9589+0.086✖b2-0.0671✖(b2)^2)+(b1 ge 0.7)✖(0.9625+0.0614✖b2-0.0461✖(b2)^2)

其中b1為envi計算結果，b2為fcv計算結果

計算出發射率之後，可用公式3計算得到地表溫度。最近反演的武漢市溫度結果如下。

1、熱紅外感測器的引數

2、envi波段計算中判斷語句