城市地表发射率方向性变异特征的模拟分析#孙灏，陈云浩**510152025303540（北京师范大学资源学院，地表过程与资源生态国家重点实验室，北京100875）摘要：地表发射率的方向性变异会降低地表温度（Landsurfacetemperature,LST）的遥感反演精度，为LST的应用引入不确定性，这种问题在城市地表上表现得更为突出。研究城市地表发射率的方向性变异特征（UrbanSurfaceEmissivityAnisotropy,USEA），有助于在遥感反演及应用城市地表温度时，减少不确定性。本文基于简化的城市3D场景和实测的城市组分温度，分析了USEA的时空变异特征，其中USEA用非垂直观测的发射率ε与垂直观测时的ε(0)之比定量表示。结果表明：（1）在白天USEA具有热点效应，热点位置与太阳位置接近，USEA在热点位置时最大；（2）在夜晚，USEA无明显热点效应，且随观测天顶角的增大而增大，与观测方位角的相关性较弱；（3）USEA的变异范围在白天较大，在夜晚较小。关键词：遥感；城市；发射率；方向性中图分类号：TP79SimulationanalysisinanisotropyfeaturesofurbansurfaceemissivitySUNHao,CHENYunhao(CollegeofResourcesScience&Technology,StateKeyLaboratoryofEarthSurfaceProcessesandResourceEcology,BeijingNormalUniversity,Beijing100875)Abstract:Anisotropyoflandsurfaceemissivityreducestheaccuracyoftheremotelysensedlandsurfacetemperature(LST)anditsapplication,whichismoreimportantforurbansurface.Theurbansurfaceemissivityanisotropy(USEA)wasanalyzedinthispaperbasedonsimulationemissivitycombiningsimplifiedurban3Dsceneandmeasuredcomponenttemperature.TheUSEAisestimatedbytheratiobetweenoff-nadirandnadirobservedemissivity.Resultsindicatedthat(1)inthedaytime,thereishotspoteffectforUSEAwherethehotspotallocatednearthesun;(2)inthenighttime,thereisnohotspoteffectandtheUSEAhaspositivecorrelationwithviewingzenithanglewhereashasweakcorrelationwithviewingazimuthangle;(3)thevariationrangeofUSEAisbiggerindaytimethaninnighttime.Keywords:Remotesensing;urban;emissivity;anisotropy0引言地表温度（LandsurfaceTemperature,LST）直接影响着地表与大气间的能量交换，进而影响地表的水热循环和生态环境变化。LST作为一个重要的地表参量已经被广泛应用于监测农业干旱[1]、城市热环境[2]、森林火灾、以及全球变化等方面[3]。遥感技术可以为这些应用提供空间上连续的LST数据，目前已形成了一些基于遥感数据的LST反演算法，包括单通道算法、分裂窗算法、昼夜算法等。地表发射率在这些反演算法中起着至关重要的作用，近年来的实测数据表明，水体、裸土、植被、城市等地表类型的热辐射具有方向性变异特征[4]，其中城市地表由于其复杂的三维结构及组成材质，表现出更强的方向性变异[3]。研究城市地表发射率的方向性变异特征（UrbanSurfaceEmissivityAnisotropy,USEA），---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金(编号：20100003110018)作者简介：孙灏，（1986-），男，博士生，热红外遥感原理及应用。通信联系人：陈云浩，(1974-)，男，教授，资源环境遥感。cyh@bnu.edu.cn-1----本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---有助于在遥感反演城市地表温度时，减少不确定性。遥感传感器通常以一定的角度观测地表，由于发射率的方向性变异，传感器只接收到了地表在某个方向的辐射能量。如果不能准确获45505560知该方向上的地表发射率，那么地表温度的遥感反演精度将受到影响。已有研究表明，地表发射率0.01的不确定性，会导致0.5K的地表温度反演误差[5,6]。此外，很多太阳同步近极地轨道上的卫星传感器，例如MODIS、AVHRR、以及FY-3A/B等，一般扫描角度较大。AVHRR以及我国的FY-3A/B卫星扫描角达到±55.4°，MODIS地面实际视角达到±60°~65°，在利用这些遥感器提供的地表热辐射信息反演地表温度时，发射率的方向性问题不可避免，尤其在综合应用不同传感器或不...