地表溫度是區(qū)域和全球尺度上陸表生物物理過程的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，它綜合了所有地氣相互作用和能量交換的結(jié)果。多年來(lái)，在利用熱紅外遙感快速精確反演地表溫度方面取得較大進(jìn)展，然而在具有更強(qiáng)物理意義地表組分溫度（如土壤溫度和植被溫度）研究方面一直未取得較大突破。中國(guó)科學(xué)院水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所數(shù)字山地與遙感應(yīng)用研究中心基于多源遙感數(shù)據(jù)協(xié)同反演的研究思想，采用歐洲第二代靜止氣象衛(wèi)星MSG數(shù)據(jù)和美國(guó)地球觀測(cè)衛(wèi)星Terra-MODIS數(shù)據(jù)聯(lián)合完成了MSG衛(wèi)星尺度地表土壤溫度和植被溫度的反演工作。
相對(duì)于像元平均溫度，組分溫度的反演難度更大，這主要表現(xiàn)在未知數(shù)的增加。從目前遙感應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，像元內(nèi)部的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料比輻射率的精確獲取還存在問題，但是組分溫度反演是定量遙感研究中一項(xiàng)前沿性探索。
該研究通過充分利用不同衛(wèi)星傳感器數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)：MSG靜止氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)空間分辨率較低（平均5公里）但時(shí)間分辨率較高（15分鐘），MODIS衛(wèi)星數(shù)據(jù)空間分辨率較高（1公里）但時(shí)間分辨率較低（平均一天兩次過境），依據(jù)地表溫度以及組分溫度白天上午直線上升的時(shí)間變化特征，在假定一定MSG像元窗口內(nèi)各像元的土壤溫度和植被溫度均一致的前提下，根據(jù)各像元與中心像元的距離設(shè)定權(quán)限，最終建立組分溫度之間的代價(jià)函數(shù)。與此同時(shí)，在忽略傳感器之間地表溫度反演系統(tǒng)性偏差的前提下，通過MODIS地表溫度產(chǎn)品對(duì)組分溫度代價(jià)函數(shù)中初值進(jìn)行限定，并添加相應(yīng)的限制條件對(duì)代價(jià)函數(shù)的求解過程進(jìn)行約束，取得較好的反演結(jié)果，并最終通過地面氣象數(shù)據(jù)驗(yàn)證有效證明了結(jié)果的可信性，為利用多源遙感數(shù)據(jù)協(xié)同反演地表組分溫度提供了新的思路。
上述研究獲得中科院“百人計(jì)劃”項(xiàng)目、四川省“百人計(jì)劃”和國(guó)際創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)合作伙伴計(jì)劃等的聯(lián)合支持，由李愛農(nóng)研究員“百人計(jì)劃”團(tuán)隊(duì)聯(lián)合完成，相關(guān)成果發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Remote Sensing上(Zhao, W., Li, A., Bian, J., Jin, H., & Zhang, Z. (2014). A Synergetic Algorithm for Mid-Morning Land Surface Soil and Vegetation Temperatures Estimation Using MSG-SEVIRI Products and TERRA-MODIS Products. Remote Sensing, 6, 2213-2238)。
地表土壤溫度和植被溫度反演結(jié)果
