从modis温度产品估算全球和区域平均温度方法
【专利摘要】本发明涉及从MODIS温度产品估算全球和区域平均温度方法，能够应用在气象、环境监测、土地管理、农情监测、以及灾害监测等遥感应用部门。该方法包含五个步骤：第一步骤是从MODIS月平均温度产品计算不同时间t(1:30,10:30,13:30,22:30)的空间平均温度。第二个步骤是计算时刻t全球平均温度。第三步骤是利用第一步和第二步计算的信息计算平均每天的最大值和最小值。第四步：利用全天6个点的数据进行一元多次拟合，得到平均温度变化曲线图和平均温度计算公式系数，计算全球平均温度。
【专利说明】从MODIS温度产品估算全球和区域平均温度方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用对地观测卫星上MODIS地表温度产品计算全球和区域平均地表温度的方法，突破了传统方法利用气象观测的局限。能够应用在气象、农业、环境监测和旱情监测等遥感部门。
【背景技术】
[0002]本方法中全球和区域平均温度是指全球和区域平均每天和每小时的温度，它是气候变化研究里一个非常重要的参数。由于全球平均温度受时间和空间，以及地表情况的影响，至今还没有一种方法能够很好地估算全球平均温度。目前，在气候变化研究里公知的获取全球平均温度主要是一种方法，利用气象站点进行空间内插，然后利用面积权重计算得到[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).]。气象站点数量有限，而且不是均匀分布，特别是在山区和极低地区，插值得到的结果不是非常好，精度不是很高，因此人们多进行温度异常分析研究[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遥感器于1999和2002年搭载对地观测卫星发射成功，为全球和区域资源环境动态监测开辟了又一新的途径。MODIS是一个拥有36个波段的中分辨率遥感系统，每天可获得4次全球观测数据(1:30，10:30? 13:30，22:3),其飞行与太阳同步，并且是免费接收，因此非常适合全球温度监测。在MODIS的36个波段中有8个是热红外波段，因而非常合适于区域尺度的地表热量空间差异分析。目前针对MODIS遥感数据的地表温度反演算法已经不少[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，针对 MODIS 数据的地表温度反演方法研究，硕士学位论文，南京大学，2004.5.;毛克彪，覃志豪，施建成，宫鹏，针对MODIS数据的劈窗算法研究，武汉大学学报(信息科学版)，2005 (8):703-708.]，美国宇航局(NASA)已经提供全球温度每天4次的月产品，其产品精度也是非常高[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).]。目前还没有利用MODIS地表温度产品估算全球和区域平均温度的方法发表。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种从遥感数据MODIS温度产品估算全球和区域平均温度方法，以克服现有地表温度利用气象站点计算的实际困难，以及气象站点插值难以保证精度的缺点，进一步提高全球能量平衡模型的估算精度。
[0005]为实现上述目的，本发明提供的从遥感数据MODIS温度产品估算全球和区域平均温度的方法为:
第一步:对原始数据进行处理和空间插值处理，然后用等式I从MODIS月平均温度产品计算不同时间t(l:30，10:30, 13:30, 22:30)的空间平均温度。
【权利要求】
1.从MODIS温度产品估算全球和区域平均温度方法，其步骤为:第一步:我们从MODIS月平均温度产品计算不同时间t(l:30，10:30, 13:30, 22:30)的空间平均温度；第二步:计算时刻t全球平均温度；第三步:利用第一步和第二步计算的信息计算平均每天的最大值和最小值，计算4个时刻的平均温度信息；利用4个时刻数据计算平均每天最大值和最小值；获得全球或者区域达到最大和最小温度的时间，确定每天平均温度最低发生在凌晨时间，最高温度在时间，局部温度变化是正玄曲线变化；拟合曲线方程并计算得到最高和最低温度；第四步:利用全天六个点的数据进行一元多次拟合，得到平均温度变化曲线图和方程，计算全球平均温，最后计算平均温度。
2.根据权利I中要求，从MODIS温度产品估算全球和区域平均温度方法通常特征通常为用卫星获得全球4次温度，建立局部函数确定最大和最小值，最后拟合全天温度变化曲线，计算全天平均温度。
【文档编号】G06F19/00GK103761446SQ201410054336
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年2月18日 优先权日:2014年2月18日
【发明者】不公告发明人 申请人:中国农业科学院农业资源与农业区划研究所, 毛克彪, 马莹