地表温度（LST）陆地表面发射率（LSE）卫星间比较MODIS ASTER外文翻译资料

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裸地表面上MODIS和ASTER数据得到的作业地表温度产品的卫星横向比较

关键词：

地表温度（LST）陆地表面发射率（LSE）卫星间比较MODIS ASTER

摘 要：

集合6（C6）MODIS陆地表面温度（LST）产品可供用户群体公开获取。 与集合5（C5）MODIS LST产品相比，C6 MODIS LST产品在裸土像素上精制而成。 评估C6 MODIS LST产品的精度将有助于促进LST产品在各种应用中的使用。 在这项研究中，我们提出了一个跨卫星比较，用ASTER LST产品作为参考，在各种大气和地表条件下评估裸土表面上C6 MODIS LST产品（MOD11_L2）的精度。 为了比较，C5 MODIS LST产品也用于分析。 裸土表面上的C6 MODIS LST和ASTER LST之间的差异的绝对偏差（0.2-1.5 K）比C5 MODIS LST和ASTER LST之间差异（0.6-3.8 K）的偏差小约两倍。 此外，C6 MODIS LST裸土表面的RMSE（0.7-2.3 K）明显小于C5 MODIS LST的（0.9-4.2 K）。 这些结果表明，C6 MODIS LST产品的精度比C5 MODIS LST产品的精度要好得多。我们建议用户在应用中使用C6 MODIS LST产品。

1.介绍

陆面温度（LST）是水文，气象，环境和气候学研究中的关键参数（安德森 等人，2008; 翁，2009; Cheng等人，2010; Li等人，2013a，b; 张等人，2015）。 此外，LST用于广泛的研究，包括土壤水分估算（Sandholt等，2002; 卡尔森，2007; Leng等，2014），表面长波辐射估计（唐和李，2008; Wang等，2012; Yan等，2016; 郑和梁，2016），蒸散研究（Kustas和 Norman，1997; Li等人，2009; Lu等人，2013a，b）和城市环境分析（Streutker，2003; 翁等人，2011; 翁和 傅，2014; Yang等，2015; 陈等人，2016).LST产品来源于Terra和Aqua平台上的中等分辨率成像光谱辐射计（MODIS）数据，并且它们分别用于4,4.1,5和6系列（C4，C4.1，C5和C6），从2000年初和2002年中期开始（Wan等人， 2002, 2004a,b; Wan，2008）。 与先前的MODIS LST产品相比，以下三种是对产品（C6）产品（Wan，2014）的三种改进：（1）广义分裂窗算法通过在纬度为38°S到49.5°N的热和暖的裸露土壤区（HAWBSZ）中的裸土像素上添加两组系数来进行白天和夜间LST恢复; （2）31和32波段的陆地表面发射率（LSE）差异在HAWBSZ中的裸土像素上进行了调整; 和（3）新改进的分裂窗口算法被纳入日/夜算法中，用于基于HAWBSZ中的6公里网格搜索LST和LSE。在以前的研究中，MODIS LST产品已经通过基于温度的方法和基于辐射的方法验证了裸地，草地，淤泥滩，农田和内陆水域Wan等人，2002,2004a,b; 广域网 和Li，2008; Wan，2008; Coll等人，2005,2009）。 验证结果表明，除裸土场地外，大多数场地的C5 MODIS LST产品的精度优于1 K（Wan，2014）。 据报道，由于高估LSE（Hulley和胡克，2009年). 干旱和半干旱地区的C5 MODIS LST产品的准确性被显著低估。Li等（2014）和Yu et al。（2014）用RMSE值大于3K的中国北方干旱地区地面测量数据评估了C5 MODIS LST产品。刘等人。 （2015）在纳米比亚戈巴布布的沙漠地区使用原位LST验证了C5 MODIS LST产品，其RMSE值为3.5 K.C6 MODIS LST产品的主要改进是在裸露的土壤表面上进行的。 为了提供有关C6 MODIS LST产品在裸露土壤表面准确度的不同水平的信息，我们使用交叉卫星比较来评估C6 MODIS LST产品在各种大气和表面条件下的精度，并使用ASTER LST产品作为参考LST数据。 本文组织如下：部分2 介绍本研究中使用的研究领域和数据; 部分3 描述了卫星间的比较方法; 部分4 介绍了C6 MODIS LST产品精度评估的结果和讨论; 部分5 描述了裸土表面上C6 MODIS LST产品的改进以及相关问题; 最后一节提供了研究的结论。

2.研究领域和数据

2.1研究领域

为了评估MODIS LST产品的准确性，本研究选择了四个研究区域，包括各种大气和表面条件下的裸露土壤表面。 这四个研究区位于北美（NAme），南美（SAme），北非（NAfr）和南非（SAfr）。 选择这四个区域的原因是因为它们位于不同的大陆上，裸土表面相对较大。 此外，我们可以使用ASTER四个区域的场景。图.1 显示四个地区的地理位置。 有关这四个领域的详细信息总结在表格1.

图1.四个研究区域的地理位置

表1

aAAT：年平均气温。

bAAP：年平均降水量。

2.2数据

本研究中使用了6个MODIS和ASTER产品。 有关这些产品的详细信息总结在表2。 这些产品的具体描述被引入以下部分。 MODIS产品从Reverb网站下载（http://reverb.echo.nasa.gov/).

表2

2.2.1 MODIS LST / E产品

MODIS是美国国家航空航天局（NASA）地球观测系统（EOS）Terra和Aqua卫星上的主要仪器之一。 Terra和Aqua分别于1999年12月18日和2002年5月4日推出。 Terra立交桥时间大约是上午10:30当地太阳时间以下降模式和10:30 pm当地太阳时间以上行模式，而Aqua立交桥时间大约为当地太阳时间下午1:30，上行模式和1:30上午当地太阳时间以降模式运行。本研究中使用了MODIS / Terra LST / E 5分钟L2刈幅1公里产品（MOD11_L2，集合5和6）。 LST由MODIS波段31和32中的亮度温度使用广义分裂窗算法产生（贝克尔和 Li，1990; Wan和Dozier，1996年）。 使用基于分类的发射率方法估计MODIS波段31和32的LSE（Snyder等，1998; Li等人，2013a，b).MODIS重复投影工具（MRTSwath）用于将MOD11_L2产品从HDF格式的正弦投影转换为GeoTiff格式的地理投影。 科学数据集层LST，LSE和质量控制（QC）是从MOD11_L2产品中提取的。 本研究仅使用高质量的LST / E数据（即QC = 0）段（Duan）等人，2014)。

2.2.2MODIS配套产品

本研究采用以下三种MODIS辅助产品：（1）MODIS地理定位L1产品（MOD03，集合5和6），（2）MODIS土地覆盖类型产品（MCD12Q1，集合5.1）和（3） MODIS大气廓线产品（MOD07_L2，集合5和6）。MOD03产品包括大地纬度，经度，高于大地水准面的表面高度，太阳天顶角和方位角，卫星天顶角和方位角，以及1km空间分辨率的海陆面罩。 该产品被用于使用MRTSwath重新投影MOD11_L2产品。MCD12Q1产品包含五种不同的土地覆盖分类方案（Friedl等人，2010）。 由国际地圈 - 生物圈定义。程序（IGBP）被用来识别裸土像素（IGBP ID = 16）。 MODIS重复投影工具（MRT）用于将MCD12Q1产品从HDF格式的正弦投影转换为GeoTiff格式的地理投影。 该产品的空间分辨率为500米。 它通过像素平均值从500m增加到1000m，以匹配MOD11_L2产品的空间分辨率。MOD07_L2产品由总臭氧负荷，大气稳定性，温度和湿度分布以及大气柱水蒸气（CWV）（Seemann等人， 2003）。 这些参数是白天和夜晚在5级1公里像素分辨率下产生的，当至少有9个视场没有云时。 大气CWV是对清晰场景中大气水分廓线进行综

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