一种用于生成地表温度的方法、电子设备和存储介质与流程

本技术涉及计算机，具体涉及一种用于生成地表温度的方法、电子设备和存储介质。

背景技术：

1、地表温度是地球表层与大气之间能量交换和物质交换的直接驱动因子，作为全球变化研究的关键参数，在区域或全球陆表尺度上的能量平衡研究中发挥着十分重要的作用。随着学科的发展，航空航天遥感正在向高时间分辨率、高空间分辨率、高光谱分辨率、多角度、多极化的方向迅猛发展，中、低分辨率的地表温度产品已经很难满足现代定量遥感的需求，因此高精度、高空间分辨率的地表温度产品显得尤为重要。

2、现有技术中，通常采用对卫星数据中的热红外数据进行反演从而得到地表温度，其中反演地表温度方式通常采用劈窗算法、ndvi阈值法等进行反演计算。但是，现有卫星数据的热红外光分辨率是90m，其空间分辨率较低，进而面临着反演的地表温度精度低的问题。

3、由此，如何获取高精度的地表温度，成为需要解决的问题。

技术实现思路

1、本技术实施例提供的一种用于生成地表温度的方法，可以提高地表温度的精度。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种用于生成地表温度的方法，包括：获取第一卫星通过预设波段所采集的目标区域的可见光数据；对可见光数据进行空间聚合，生成第一卫星对应的光谱指数，光谱指数包括以下至少一项：裸土指数、归一化植被指数、归一化水体指数和归一化建筑指数；将光谱指数输入至预先训练的随机森林模型，生成指示第一卫星对应的第一地表温度，随机森林模型用于指示光谱指数与第一地表温度之间的函数关系；基于第一地表温度，对预先生成的第一卫星对应的目标区域的第二地表温度进行校正，其中，第二地表温度是基于第二卫星的辐射定标系数和第一卫星对应的目标区域的热红外数据生成的，其中，第一卫星的分辨率高于第二卫星的分辨率。

3、本技术实施例提供的用于生成地表温度的方法，针对当前地表温度精度低的问题，通过采用高分辨率的第一卫星和第二卫星的辐射定标系数，可以生成高精度的地表温度，并通过随机森林模型对得到的地表温度数据进行校正，进而保障地表温度的精度。

4、在一种可能的实现中，获取所述第一卫星通过预设波段采集的多个区域的历史可见光数据，所述历史可见光数据对应于第一分辨率；对多个历史可见光数据进行空间聚合，基于聚合结果，生成对应于第二分辨率的样本数据集，样本数据集中包括多个光谱指数样本，光谱指数样本包括以下至少一项：裸土指数、归一化植被指数、归一化水体指数和归一化建筑指数，其中，第一分辨率高于第二分辨率；利用样本数据集中的训练样本，对初始随机森林模型进行回归计算，生成光谱指数与地表温度之间的映射函数，得到随机森林模型。

5、在一种可能的实现中，将样本数据集中的测试样本输入至随机森林模型，得到地表温度输出结果；基于地表温度输出结果与第二卫星相应区域的地表温度，生成地表温度的拟合残差；以及基于第一地表温度，对预先生成的第一卫星对应的第二地表温度进行校正，包括：利用拟合残差对第一地表温度进行校正，得到第三地表温度；利用第三地表温度对第二地表温度进行校正。

6、在一种可能的实现中，通过辐射定标算法，基于第二卫星的辐射定标系数和地表温度，确定出第一卫星的辐射定标系数，利用第一卫星的辐射定标系数，对第一卫星获得的目标区域的第一热红外数据进行辐射定标，获得与第一卫星对应的第一辐亮度数据；利用第一卫星获取目标区域的近红外光和红外光数据，基于近红外光和红外光数据，得到植被覆盖度，根据植被覆盖度、预先确定出的第一卫星对应的裸土发射率以及预设的植被发射率，得到目标区域的地表发射率；基于第一卫星的辐亮度数据和地表发射率，通过劈窗算法，得到第二地表温度。

7、在一种可能的实现中，将第二卫星的所述目标区域的多个角度的辐亮度数据，映射为预设角度的第二辐亮度数据；基于预先模拟出的所述预设角度下第二卫星对应的第一辐亮度模拟数据和所述第一卫星对应的第二辐亮度模拟数据，利用最小二乘法对第一辐亮度模拟数据和第二辐亮度模拟数据进行拟合，基于拟合结果，得到预设角度下、第二卫星的辐亮度和第一卫星的辐亮度之间的线性关系；基于第二辐亮度数据和线性关系，得到第一卫星的第三辐亮度数据，第三辐亮度数据为第二卫星对应分辨率下的辐亮度数据；将第一卫星对应的热红外数据的分辨率通过双线性插值法转换为第二卫星对应的分辨率，得到第二热红外数据；基于第三辐亮度数据和第二热红外数据，通过最小二乘法拟合出第一卫星对应的辐射定标系数；基于第一卫星对应的辐射定标系数和第一热红外数据，生成第一辐亮度数据。

8、在一种可能的实现中，从全球地表发射率数据集中选取出多个裸土发射率样本；利用全球地表发射率数据集对应的热红外通道光谱响应函数与多个裸土发射率样本进行卷积，得到第一发射率；利用第一卫星的热红外通道光谱响应函数与多个裸土发射率样本进行卷积，得到第二发射率；采用最小二乘法拟合出第一发射率和第二发射率之间的线性回归关系，得到第一卫星对应的目标区域的裸土发射率。

9、在一种可能的实现方式中，基于第一辐亮度数据和第一卫星的热红外通道的中心波长，利用普朗克方程得到热红外通道对应的亮度温度；基于亮度温度、地表发射率和预先确定出的劈窗算法系数，确定出地表温度。

10、在一种可能的实现方式中，对预先获取的多条大气廓线进行解析，得到大气数据，大气数据包括预设角度下大气透过率、大气上行辐射数据和大气下行辐射数据，利用大气数据与第一卫星的热红外通道的光谱响应函数进行积分，得到第一卫星的热红外通道对应的大气参数；利用普朗克方程得到第一卫星对应的热红外通道的地表自身辐射；利用预先选取的多条发射率曲线与第一卫星的热红外通道的光谱响应函数进行卷积，得到热红外通道对应的发射率数据；基于大气参数和发射率数据，用辐射传输方程模拟出第一卫星对应的星上辐亮度数据；基于星上辐亮度数据，通过最小二乘拟合得到劈窗算法的系数。

11、第二方面，本技术提供了一种生成地表温度的装置，该装置包括：获取模块：获取第一卫星通过预设波段所采集的目标区域的可见光数据；第一生成模块：对可见光数据进行空间聚合，生成第一卫星对应的光谱指数，光谱指数包括以下至少一项：裸土指数、归一化植被指数、归一化水体指数和归一化建筑指数；第二生成模块：将光谱指数输入至预先训练的随机森林模型，生成指示第一卫星对应的第一地表温度，随机森林模型用于指示光谱指数与第一地表温度之间的函数关系；校正模块：基于第一地表温度，对预先生成的第一卫星对应的目标区域的第二地表温度进行校正，其中，第二地表温度是基于第一卫星的辐射定标系数和第一卫星对应的目标区域的地表温度生成的，其中，第一卫星的分辨率高于第二卫星的分辨率。

12、第三方面，本技术实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括处理器、存储器和接口；存储器，用于存储指令；接口，用于与其他设备通信；处理器，用于执行存储器中存储的指令，以使电子设备执行如第一方面所述的方法。

13、第四方面，本技术实施例提供了一种可读存储介质，该可读存储介质包括计算机指令，当计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行如第一方面所述的方法。

14、可以理解的是，本技术第二至第四方面的技术方案与本技术的第一方面的技术方案一致，各方面及对应的可行实施方式所取得的有益效果相似，不再赘述。