文章标题：The First Result of Land Surface Temperature Retrieval from SDGSAT-1 Thermal Imager Spectrometer

发表期刊：IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters

在线时间：2024年6月

作者：刘伟汉，博士后，研究方向为热红外定量遥感

程 洁，教 授/博导，长期从事定量遥感与地球辐射平衡研究

作者单位：北京师范大学 地理科学学部 遥感科学国家重点实验室

本研究基于改进的温度与发射率分离（iTES）算法从可持续发展科学卫星1号（SDGSAT-1）上搭载的热红外光谱仪（TIS）数据首次实现了地表温度（LST）反演。地面验证显示，该算法在SURFRAD站点实现了0.16 K的偏差和3.01 K的RMSE；基于辐亮度的验证表明，反演的LST的偏差和RMSE分别为-0.49 K和2.71 K。此外，与MYD21 LST的交叉验证显示，反演的LST的平均偏差和RMSE分别为1.15 K和1.80 K。结果表明，本研究提供了一种基于SDGSAT-1/TIS数据反演LST的实用方法，有望推动SDGSAT-1/TIS数据在热环境监测、地表能量平衡和气候变化研究中的应用。

该算法包含大气校正和温度与发射率分离两个基本步骤：通过引入大气水汽缩放算法以降低湿热大气条件下因水汽廓线误差带来的不确定性；引入4SAIL模型针对植被覆盖区构建了最大-最小发射率之差模块的经验关系。

使用地面站点验证了反演的SDGSAT-1/TIS LST精度（图1）。一方面收集了2022年10月至2023年12月的时间段内过境七个SURFRAD网络站点的82景SDGSAT-1/TIS图像，共获得了36个晴天LST匹配，得到的偏差为0.16 K，RMSE为3.01 K。另一方面从怀俄明大学（UWYO）upper air data archive获取了2023年澳大利亚地区在0000Z和1200Z的无线电探空数据，以TIS的第3个热红外大气窗口进行了基于辐射的LST验证，在00Z和12Z探空气象观测时间±30分钟的窗口内，收集了2022年10月至2023年12月共计37幅SDGSAT-1/TIS图像，从中匹配了22个晴空LST反演结果，得到的偏差为-0.49 K，RMSE为2.71 K。

图1 基于实测LST和radiance-based方法的SDGSAT-1/TIS LST验证结果

将两个特定场景反演的SDGSAT-1/TIS LST与MODIS MOD21 LST进行了比较。图2 (a)和(b)显示了2023年6月23日15:00Z在青藏高原的比较结果。与MOD21 LST相比，SDGSAT-1/TIS LST在两个案例中偏差分别为0.93 K和1.38 K，RMSE分别为1.93 K和1.67 K。

图2 SDGSAT-1/TIS LST和MOD21 LST交叉验证结果。(a, c) SDGSAT-1/TIS LST，(b, d) MOD21 LST，(e, f) SDGSAT-1/TIS LST和MOD21 LST的差值直方图。

Liu, W., & Cheng, J. (2024). The First Result of Land Surface Temperature Retrieval From SDGSAT-1 Thermal Imager Spectrometer. IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 21, 1-5 （下载）