Конвертация данных Landsat TM/ETM+ в значения температуры - Теория
по адресу http://gis-lab.info/qa/dn2temperature.html
Техническое описание процесса пересчета данных 6 канала Landsat 4,5,7) в температуру.
Для конвертации данных TM используется канал номер 6, для конвертации данных ETM+ используются каналы 61 и 62.
Конвертация данных полученных со спутников Landsat 4, 5 и 7 в значения температур земной поверхности осуществляется в два этапа:
Пересчет значения DN в значения излучения приходящего на сенсор
Пересчет осуществляется по формуле:
Невозможно разобрать выражение (SVG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle L_\lambda = \frac{L_{max \lambda} - L_{min \lambda}}{Q_{calmax} - Q_{calmin}} \cdot \left ( Q_{cal} - Q_{calmin} \right ) + L_{min \lambda}}
Подробнее о конвертации данных TM, ETM+ в показатели излучения на сенсоре см. здесь. Подробнее о том, какие значения могут принимать параметры Невозможно разобрать выражение (SVG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle Q_{calmax}} , Невозможно разобрать выражение (SVG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle Q_{calmin}} см. практическую часть.
Таблица 1. Параметры пересчета данных 6-ого канала в излучение, приходящее на сенсор (at-sensor radiance) [watts/(meter squared * ster * μm)] для сенсора ETM+
| Low Gain | High Gain | ||
|---|---|---|---|
| Невозможно разобрать выражение (SVG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle L_{min \lambda}} | Невозможно разобрать выражение (SVG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle L_{max \lambda}} | Невозможно разобрать выражение (SVG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle L_{min \lambda}} | Невозможно разобрать выражение (SVG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle L_{max \lambda}} |
| 0.0 | 17.04 | 3.2 | 12.65 |
Обратите внимание, что в отличие от других каналов значения LMINλ и LMAXλ 6-ого канала остаются неизменными для снимков полученных после 1 Июля 2000.
Таблица 2. Параметры пересчета данных 6-ого канала в излучение, приходящее на сенсор (at-sensor radiance) [watts/(meter squared * ster * μm)] для сенсора TM, различий в Low Gain и High Gain нет, 6 канал только один.
| Невозможно разобрать выражение (SVG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle L_{min \lambda}} | Невозможно разобрать выражение (Ошибка преобразования. Сервер («https://wikimedia.org/api/rest_») сообщил: «Cannot get mml. Server problem.»): {\displaystyle L_{max\lambda }} |
|---|---|
| 1.2378 | 15.303 |
Обратите внимание, что в отличие от других каналов значения Невозможно разобрать выражение (Ошибка преобразования. Сервер («https://wikimedia.org/api/rest_») сообщил: «Cannot get mml. Server problem.»): {\displaystyle L_{min\lambda }} и Невозможно разобрать выражение (Ошибка преобразования. Сервер («https://wikimedia.org/api/rest_») сообщил: «Cannot get mml. Server problem.»): {\displaystyle L_{max\lambda }} 6-ого канала остаются неизменными для снимков полученных после 5 мая 2003.
Для данных TM (Landsat 4, 5) Невозможно разобрать выражение (Ошибка преобразования. Сервер («https://wikimedia.org/api/rest_») сообщил: «Cannot get mml. Server problem.»): {\displaystyle Q_{calmin}=0} и формула пересчета соответственно:
Пересчет значений излучения на сенсоре в значения температуры
Пересчет осуществляется по формуле:
Невозможно разобрать выражение (Ошибка преобразования. Сервер («https://wikimedia.org/api/rest_») сообщил: «Cannot get mml. Server problem.»): {\displaystyle T={\frac {K_{2}}{\ln \left({\frac {K_{1}}{L_{\lambda }}}+1\right)}}}
где, T — абсолютная температура в Кельвинах
— калибровочная константа 1
— калибровочная константа 2
Невозможно разобрать выражение (SVG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle L_\lambda} — излучение на сенсоре, полученное на этапе 1 [watts/(meter squared * ster * m)]
[Источник: 1, стр.120]
Константы 1 и 2 получаются из следующей таблицы:
| Камера/Единицы измерения | [watts/(meter squared * ster * m)] | Кельвин |
|---|---|---|
| Константа | 1 | 2 |
| TM 4 | 671.62 | 1284.30 |
| TM 5 | 607.76 | 1260.56 |
| ETM + | 666.09 | 1282.71 |
(Источники: 1. ETM+ - Landsat Science Data Users Handbook, 2. TM - Revised Landsat-5 TM Radiometric Calibration Procedures and Postcalibration Dynamic Ranges)
Важные замечания, о которых нужно помнить
- Данные будут конвертированы в значения абсолютных температур, выраженных в градусах Кельвина
- Чувствительность данных (разница температур, которая может быть зафиксирована)
- 0,5 К - для low gain режима
- 0,48 K - для high gain режима
- Для данных полученных с сенсора ETM+ до 20 декабря 2000 (LPGS) (до 30 октября 2000 для IAS и до 1 октября 2000 для NLAPS) существует погрешность, связанная с неправильной калибровкой 6 канала, поэтому все значения примерно на 3 градуса Кельвина выше реальных. Для того, чтобы компенсировать эту погрешность, необходимо вычесть из полученного на 1 этапе значения излучения, приходящего на сенсор, величину равную 0.31 [watts/(meter squared * ster * μm)]. Это условие обязательно для данных уровня обработки Level 1R и Level 1G.