Конвертация данных Landsat TM/ETM+ в значения температуры - Теория

Эта страница опубликована в основном списке статей сайта
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:

$L_{\lambda }={\frac {L_{max\lambda }-L_{min\lambda }}{Q_{calmax}-Q_{calmin}}}\cdot \left(Q_{cal}-Q_{calmin}\right)+L_{min\lambda }$

Подробнее о конвертации данных TM, ETM+ в показатели излучения на сенсоре см. здесь. Подробнее о том, какие значения могут принимать параметры $Q_{calmax}$, $Q_{calmin}$ 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
$L_{min\lambda }$	$L_{max\lambda }$	$L_{min\lambda }$	$L_{max\lambda }$
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.

$L_{min\lambda }$	$L_{max\lambda }$
1.2378	15.303

Обратите внимание, что в отличие от других каналов значения $L_{min\lambda }$ и $L_{max\lambda }$ 6-ого канала остаются неизменными для снимков полученных после 5 мая 2003.

Для данных TM (Landsat 4, 5) $Q_{calmin}=0$ и формула пересчета соответственно:

$L_{\lambda }={\frac {L_{max\lambda }-L_{min\lambda }}{Q_{calmax}}}\cdot Q_{cal}+L_{min\lambda }$

Пересчет значений излучения на сенсоре в значения температуры

Пересчет осуществляется по формуле:

$T={\frac {K_{2}}{\ln \left({\frac {K_{1}}{L_{\lambda }}}+1\right)}}$

где, T — абсолютная температура в Кельвинах

$K_{1}$ — калибровочная константа 1

$K_{2}$ — калибровочная константа 2

$L_{\lambda }$ — 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

1. Данные будут конвертированы в значения абсолютных температур, выраженных в градусах Кельвина
2. Чувствительность данных (разница температур, которая может быть зафиксирована)
   • 0,5 К - для low gain режима
   • 0,48 K - для high gain режима
3. 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.

Ссылки по теме

• Дистанционное геотермическое картографирование
• Конвертация данных TM, ETM+ в показатели излучения на сенсоре
• Landsat Science Data Users Handbook. Data Products