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国土资源遥感  2021, Vol. 33 Issue (1): 249-255    DOI: 10.6046/gtzyyg.2020066
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基于FY-3C/MWRI的湖南省地表温度遥感反演评价
范嘉智1,2(), 罗宇1, 谭诗琪3, 马雯4, 张弘豪5, 刘富来2()
1.中国气象局气象干部培训学院湖南分院,长沙 410125
2.气象防灾减灾湖南省重点实验室,长沙 410118
3.湖南省气象服务中心,长沙 410118
4.广东省阳江市应急指挥平台技术中心,阳江 529500
5.广东省阳江市气象局,阳江 529500
Accuracy evaluation of the FY-3C/MWRI land surface temperature product in Hunan Province
FAN Jiazhi1,2(), LUO Yu1, TAN Shiqi3, MA Wen4, ZHANG Honghao5, LIU Fulai2()
1. China Meteorological Administration Training Centre Hunan Branch, Changsha 410125, China
2. Key Laboratory of Hunan Province for Meteorological Disaster Prevention and Mitigation, Changsha 410118, China
3. Hunan Meteorological Service Center, Changsha 410118, China
4. Yang Jiang Emergency Command Platform Techmology Center, Yangjiang 529500, China
5. Yangjiang Meteorological Bureau, Yangjiang 529500, China
全文: PDF(3808 KB)   HTML  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 

遥感反演陆表温度在气候、水文、生态等领域发挥着重要作用,微波遥感具有范围大、全天候的优势,在大尺度上验证国产卫星地温产品的可靠性意义重大。基于风云3C(FY-3C)微波地温产品,结合湖南省97个地面观测站地温数据,探究微波反演地温精度及其影响因素。结果显示: 湖南省遥感地温产品与实测间平均绝对误差、均方根误差、决定系数、相对误差分别为6.54℃,8.88℃,0.57和0.29%,其中升轨(夜间)优于降轨(日间)、南部优于北部,洞庭湖区最差。遥感反演地温精度在温度较低时精度较高,但普遍存在低估现象,其精度与各站点平均地温呈线性相关,多数情况下与MODIS产品具有可比性。反演产品精度随海拔升高而提高,且因季节而有所差异,在一致性较强站点能够准确捕捉地温的时间序列波动。根据分析结果改进FY-3C微波地温反演算法,可进一步提升地温产品的反演精度及适用性。

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范嘉智
罗宇
谭诗琪
马雯
张弘豪
刘富来
关键词 风云三号C星微波成像仪遥感反演地表温度精度评价    
Abstract

Land surface temperature (LST) retrieved from remote sensing plays an important role in climatology, hydrology, ecology and other fields, and microwave detection has the wide range and all-weather advantages. It is of great significance to verify the reliability of LST products from domestic satellite on a large scale. Based on the microwave LST product of Fengyun 3C combined with ground surface temperature observed from 97 meteorological stations in Hunan Province, the authors explored the accuracy of microwave inversion and its influencing factors. The results show that the mean absolute error, the root mean squared error, the coefficient of determination, the relative error between LST product and observed data is 6.54℃, 8.88℃, 0.57 and 0.29% respectively, the accuracy of ascending (nighttime) and the south is better than that of descending (daytime) and the north, and the worst consistency is around Dongting Lake. The LST product is of high precision in low temperature but with general underestimation, the accuracy is linearly correlated with the average temperature of each site, and in most cases it is comparable with MODIS products. The precision of LST product increases with the altitude, and varies with seasons, the time series fluctuation of ground temperature can be accurately captured at the sites with strong consistency. According to the analysis results, the inversion accuracy and applicability of LST product could be improved by modifying the retrieval algorithm in the future.

Key wordsFengYun-3C    microwave radiation imager    remote sensing retrieval    land surface temperature    accuracy evaluation
收稿日期: 2020-03-16      出版日期: 2021-03-18
ZTFLH:  P407.7  
通讯作者: 刘富来
作者简介: 范嘉智(1992-),男,理学硕士,工程师,主要从事农业气象、农业遥感方面的研究。Email: fjz92419@hotmail.com
引用本文:   
范嘉智, 罗宇, 谭诗琪, 马雯, 张弘豪, 刘富来. 基于FY-3C/MWRI的湖南省地表温度遥感反演评价[J]. 国土资源遥感, 2021, 33(1): 249-255.
FAN Jiazhi, LUO Yu, TAN Shiqi, MA Wen, ZHANG Honghao, LIU Fulai. Accuracy evaluation of the FY-3C/MWRI land surface temperature product in Hunan Province. Remote Sensing for Land & Resources, 2021, 33(1): 249-255.
链接本文:  
https://www.gtzyyg.com/CN/10.6046/gtzyyg.2020066      或      https://www.gtzyyg.com/CN/Y2021/V33/I1/249
Fig.1  湖南省地形、FY-3C遥感观测格网及地面观测站分布图
频率/
GHz
极化形式 带宽/
GHz
灵敏
度/K
地面分辨率/
(km×km)
像元大小/
(km×km)
10.65 垂直/水平 180 0.5 51×85 40×11.2
18.7 垂直/水平 200 0.5 30×50 40×11.2
23.8 垂直/水平 400 0.8 27×45 20×11.2
36.5 垂直/水平 900 0.5 18×30 20×11.2
89 垂直/水平 4600 1 9×15 10×11.2
Tab.1  FY-3C微波辐射计探测信息[12]
数据源 数据量 MAE/℃ RMSE/℃ R2 RE/%
整体数据 31 938 6.54 8.88 0.57 0.29
升轨数据 16 329 3.18 4 0.80 0.16
降轨数据 15 609 10.06 12.03 0.65 0.39
Tab.2  FY-3C地温产品与地面观测间误差参数
Fig.2  观测地温与遥感地温对比图
Fig.3  FY-3C地温产品与地面观测间决定系数分布图
海拔和季节 数据量 MAE/℃ RMSE/℃ R2 RE/%
400 m以上站点 1 770 5.46 6.78 0.66 0.27
400 m以下站点 30 168 6.61 8.99 0.57 0.29
春季 8 752 6.05 7.82 0.39 0.31
夏季 9 778 8.74 11.07 0.11 0.28
秋季 9 326 6.19 8.67 0.41 0.27
冬季 4 082 3.16 4.58 0.21 0.37
Tab.3  海拔和季节对遥感地温精度的影响
Fig.4  误差系数与海拔间散点图
Fig.5  不同季节遥感地温与实测间对比图
站点 数据量 MAE/℃ RMSE/℃ R2 RE/%
益阳市南县站 271 12.3 15.46 0.12 0.45
郴州市汝城站 386 3.59 4.58 0.78 0.18
Tab.4  一致性最优与最差站点的参数
Fig.6  南县站与汝城站遥感与实测地温升、降轨时序图
Fig.7  误差系数随站点均温变化散点图
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