论文总字数：9565字

摘 要

本文以Landsat卫星的ETM 遥感影像为原始数据，通过NDVI与阈值法结合的方法划分洪泽湖及其周围土地类型，然后使用辐射传输方程方法对目标区域进行温度反演，最后利用ArcMap软件生成洪泽湖区域5年的温度图。通过对温度反演结果的分析，得出洪泽湖温度特征。通过分析水域和周围陆地的温度差异及变化，得出湖水温度与陆地温度的之间的变化关系。在通过分析洪泽湖区域土地类型，得出了洪泽湖周围城市土地增加会促使湖水温度上升，洪泽湖西部农业水域温度与湖水低温区分布和面积有着重要关系。

关键词：湖水温度，RTE，ERDAS

Abstract：In this paper, the raw data is the Landsat ETM remote sensing images of the Hongze Lake from 2009 to 2013.Then,Using the way of the threshold value method and NDVI algorithm divides the area of the Hongze Lake into three areas.The way to get the temperature of the Hongze Lake is RTE equation.At last,Using ArcMap get the temperature map of the Hongze Lake. Through to analysis the temperature inversion results,get the thermal characteristics of the Hongze Lake.By analyzing the changes in the temperature of the aera of the Hongze Lake,find the differences of the land and lake.By analyzing the differences in temperature and kinds of the aera,find that with the increasing of the city round the Hongze Lake,water temperature was increased. The agricultural water in the west of Hongze Lake have an important relation with the low temperature aera of the Hongze Lake.

Keywords：RTE, lake temperature, ERDAS

目 录

1 引 言 4

2 研究区概况 4

3 原始数据源及研究方法 4

3.1 原始数据源 4

3.2 研究思路和流程 5

4 温度反演研究 5

4.1 研究区地物类型划分 6

4.2 温度反演中基本参数获取 6

4.3 温度反演 7

4.4 温度图制作 8

5 温度反演结果分析 9

5.1 湖水温度特征分析 9

5.2 水域与水域周围区域的温度分析 10

5.3 湖水温度与土地类型的关系分析 11

结 论 14

参 考 文 献 15

致 谢 17

1 引 言

现阶段温度反演的研究方向主要是帮助对市区进行温度监测，以用于研究城市的热岛效应^[1]。对湖泊进行跟踪温度反演，不仅可以研究其温度分布特征和平均温度，而且如果对湖泊进行跟踪反演就可以进行湖水温度的异常状况监测^[2,3]。这样就可以为研究洪泽湖生物生存状况和水华预警提供帮助^[4]。

现阶段主流温度反演所用的基础遥感数据为Landsat数据和MODIS数据。因为Landsat数据只含有一个热红外波段，所以劈窗算法^[5]和温度/辐射分离法^[6]不能使用，能使用的方法单窗算法，辐射传输方程法和单通道算法^[7,8]。这些算法除了都需要计算大气透射率和地表比辐射率外，还需要计算各自的特殊参数。单窗算法需要计算大气平均温度^[9]，单通道需要计算大气水汽含量^[7]，辐射传输方程法则要计算大气向上辐射亮度和大气向下辐射亮度^[10]，因为单窗算法和单通道算法需要对其所需参数进行估算，而辐射传输方程法可以通过Landsat卫星网站上直接获取，所以采用了辐射传输法进行温度反演。因为ETM 有着2个第6波段，所以需要根据其地物类型来使用合适的第6波段，最后将其合成一张温度结果图。最后，通过对比不同地物温度图像来分析湖水温度与岸边地物温度的关系。

2 研究区概况

洪泽湖位于江苏淮安市与江苏宿迁市，是我国著名的淡水湖，整体湖水深度水深大约在3.5米，最大深度可达5米^[11]，其地理范围是纬度33°06N～33°40N，经度118°10E～118°52E。洪泽湖不仅在水利交通中扮演重要角色，而且也是重要的水产养殖区域和自然生态保护区。洪泽湖沿岸居民多以水产养殖或者种植水生作物为生。但近年来洪泽湖也面临着湖面萎缩，水质下降，灾害频发和生物多样性下降等问题^[12]。其中水华灾害频发，造成了养殖业，渔业等行业严重损失。

3 原始数据源及研究方法

3.1 原始数据源

使用的卫星是Landsat7，传感器为ETM ，因为全部成像时间是2003年之后，所以全部是通过SLC-off模型进行校正的影像，校正的模型是多影像局部自适应回归分析模型，地区编号是条带号为120，行列号为37，采用的波段是3，4，5波段，热红外波段高增益波段和热红外波段低增益波段。先通过元数据获取其成像时间，中心经纬度及其相关参数，再通过NASA来获取卫星成像时记录的大气状况等相关参数，然后从中得到每幅图像的大气透射率、大气上行和大气下行热辐射强度。

3.2 研究思路和流程

因为水体，自然地物和城市地物的地物辐射率不同，所以首先对图像进行地物划分。本文使用的方法是通过对原始数据图像进行NDVI和阈值法划分出自然地物，城市地物与水体。因为ETM影像有2个第6波段，其中61是高增益波段，62波段是低增益波段，所以划分地物后根据其地物类型选择其辐射数据，然后在利用大气辐射方程法进行温度反演。

根据普朗克公式可以得知物体热辐射与温度的关系。要研究湖水的温度首先应先获取湖水的热辐射强度。将湖水在Landsat ETM 遥感影像中的热红外高增益波段数值通过热辐射强度转换公式变为湖水的热辐射强度。但是我们所获取的只是传感器所接收的热辐射强度，并不是地表物体原本的热辐射强度，因为大气会对其产生影响。消除大气影响的方法有单窗算法，辐射传输方程法和单通道算法^[7,8] 。本文所使用的是辐射传输方程法。辐射传输方程法是利用大气透射率，大气上行和下行辐射强度来消除大气热辐射强度以获取地表热辐射强度，最后将地表热辐射强度转换成地表温度。研究整体步骤如下图所示：

遥感影像

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