Table 3-1 Band features of TM/ETM+
波普范围
波段号
类型
/μm
1
蓝(Blue)
0.45-0.52
30
0.52-0.60
30
0.63-0.69
30
0.76-0.90
30
1.55-1.75
30
(SWIR) 热红外
6
(LWIR) 中红外
7
(SWIR)
8（ETM）
全色(Pan)
0.520-0.90
15
2.08-2.35
30
10.4-12.5
120(TM)/60
对水体穿透强，对叶绿素与叶色素反映敏感；有助于判别水深及水中叶绿素分布以及水中是否有水华等
对健康茂盛植物的反射敏感，对绿的穿透力强；可用作区分林型,树种，植被类型和评估作物长势等
对水中悬浮泥沙反映敏感，叶绿素的主要吸收波段；反映不同植物叶绿素吸收，植物健康状况,用于区分植物种类与植物覆盖率等 对绿色植物类别差异最敏感,为植物通用波段；测量生物量和作物长势，区分植被类型，探测水中生物的含量和土壤湿度等 该波段位于水的吸收带（1.4-1.9um）之间；用于探测植物含水量和土壤湿度，区别雪和云，适合庄稼缺水现象的探测等 测常温的热辐射差异；用于热强度、测定分析，探测地表物质自身热辐射，用于热分布制图，岩石识别和地质探矿等
处于水的强吸收带,水体呈黑色，探测高温辐射源，如监测森林火灾、火山活动等，区分人造地物类型，岩系判别等 与其他波段融合，提高分辨率
分辨率/m
波段特征及用途
2 绿(Green)
3 红(Red) 近红外
4
(NIR） 中红外
5
其他数据包括相关的统计年鉴和气象数据，合肥市行政区矢量图，经几何纠正的spot5一景，用于遥感影像的配准。 3.2.2 软件简介
ENVI遥感影像处理软件是美国ITT公司的旗帜产品它是由著名的遥感科学家采用交互式数据语言IDL(Interactive Data Language)开发的一套功能强大的遥感图像处理软件。可以对高光谱数据、多光谱数据和雷达数据进行处理、分析并显示的高级工具。也是一个用来对数字影像显示、分析和可视化操作的专业软件，软件的扩展模块包含了高光谱数据信息提取工具、地形及三维分析和雷达处理等。
ArcGIS是是由美国环境系统研究所公司（Environmental Systems Research Institute, Inc. ESRI）开发的通用地理信息系统软件，也是目前应用最广泛的GIS软件。ArcGIS桌面产品（ArcGIS Desktop）是一系列整合的应用程序的总称，包括ArcCatalog，ArcMap，ArcGlobe等。通过协调一致地调用应用和界面，可以实现任何从简单到复杂的GIS任务，包括制图，地理分析，数据编辑，数据管理，可视化和 空间处理。ArcMap是ArcGIS Desktop中一个主要的应用程序，具有基于地图的所有功能，包括制图、地图分析和编辑。 3.2.3 数据的预处理
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所获取的遥感影像是L1T级别产品，L1T数据产品经过系统辐射校正和地面控制点几何校正，并且通过DEM进行了地地形校正，具有较高的几何精度，因此不需进行几何精校正。需要进行处理的是：影像条带修复、配准、大气校正、重采样和裁剪。
影像条带修复：2003年5月31日，Landsat ETM+ 机载扫描行校正器（Scan Lines Corrector， SLC） 突然发生故障，导致获取的图像出现数据重叠和大约25% 的数据丢失，因此2003年5月31日之后Landsat 7的所有数据都是异常的，需要采用SLC-off模型校正。对于已经丢失的数据，没有可能找回实际数据，因此，只能利用缝隙填充的方式进行差值，尽量弥补缺失的数据部分，并且使相对完好的70-80%数据可用。修复方法修复的方法有：（1）差值修复，利用同一景影像完好的数据部分，对数据缝隙进行插值；（2）回归修复 ，利用故障前正常的数据对数据缝隙进行填充；利用多景（2-4）不同时相的SLC 异常数据生成一景缝隙填充的数据产品。
影像配准：影像配准是同一区域的的一幅影像（基准影像）对另一幅影像校正，以使两幅影像中的同名像素配准。为了使3幅遥感影像能完全吻合叠加，需进行配准。基准影像用spot-5影像。先把spot-5、TM/ETM+影像加载ENVI中，使用map工具条，选择registration选项中的select GCP：image to image 选项，并以spot-5为基准影像，分别以TM/ETM+影像作为配准影像，在两幅影像上选取公共控制点，控制点最好选取一些在图像上易于辨认，具有较固定的特征，不会随着时间变化而变化的点，如十字路口。选好控制点后检查均方根（RMS）误差，RMS越小越好，并可删除特别大的点，检查完RMS后选择warp file即可完成影像的配准，保存配准后的影像。
大气校正：大气校正的目的是消除大气和光照等因素对地物反射的影响。用来消除大气中水蒸气、氧气、二氧化碳、甲烷和臭氧等物质对地物反射的影响，消除大气分子和气溶胶散射的影响。ENVI中大气纠正使用FLASSH模块进行，如图3-1所示，在FLASSH中输入影像的经纬度、获取日期、大气类型和气溶胶模型等，输入完后即可进行大气纠正。
图3- 1大气校正
Fig3-1 Atmospheric correction
重采样：由于TM影像的热红外波段分辨率为120米，ETM+热红外波段为60米，
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而其他波段分辨率为30米，为了在后面的分析中能把热红外波段和其他波段进行叠加分析，需要具有相同的分辨率，因此需要把TM、ETM+热红外波段重采样到30米分辨率。重采样就是根据一类象元的信息内插出另一类象元信息的过程。常用的重采样方法有最近邻方法、双线性内插方法和三次卷积内插方法。其中，最近邻方法最为简单，计算速度快，但是视觉效应差；双线性插值会使图像轮廓模糊；三次卷积法产生的图像较平滑，有好的视觉效果，但计算量大。
影像裁剪：为了获取感兴趣的研究区域，需要对原始影像进行裁剪。加载原始影像和合肥行政区矢量边界到ENVI软件中，将矢量文件显示在遥感影像中并把显示区域激活为感兴趣区域即可把感兴趣区域裁剪下来。 3.2.4 地表温度的反演
地表温度反演的理论基础：自然界中的所有物质，只要其温度超过绝对零度，就会不断向外发射红外辐射；常温的地表物体发射的红外辐射主要在大于3m的中远红外区，又称热辐射；热辐射不仅与物质的表面状态有关，而且是物质内部组成和温度的函数。在大气传输过程中，热辐射能通过3-5m和8-14两个窗口；热红外遥感就是利用星载或机载传感器收反演集、记录地物的这种热红外信息，并利用这种热红外信息来识别地物和反演地表参数，如温度、湿度和热惯量等[5]。
遥感反演，是指从遥感的图像数据中定量提取地表或大气的物理参；地表温度的反演是热红外遥感反演的主要目标，地表温度是地表能量交换的核心信息，准确地获取地表温度对于地气能量平衡以及生态系统研究具有重要意义[5]。
地表温度反演的方法：LandsatTM/ETM+影像，只有一个热红外波段，不能应用分裂窗算法，也不能运用温度与比辐射率分离方法反演地表温度，因此本文对地表温度的反演采用覃志豪的单窗算法。其反演流程如下：
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TM/ETM+6 地表大气 TM/ETM+ 1—5，7 大气校正 辐射温度计算 大气透射率估大气平均作用温度估算 NDVI计算 土地分类 地表比辐射率估算 单窗算法反演地表温度 图3- 2地表温度反演
Fig3-2 Retrieval of land surface temperature
辐射温度计算：DN（Digital Number）值是TM/ETM+6波段的原始灰度值，其范围在0~255之间。像元的DN值越大，地表温度就越高，反之亦然。利用Landsat数据热红外波段计算亮辐射温度的过程就是先把图像的DN值转换成相应的热辐射强度
值，然后利用热辐射强度值计算出对应的亮度温度[83]。辐射强度计算：
L??(Lmax??Lmin?)(DN?Qcalmin)?Lmin? （3-1）
Qcalmax?Qcalmin-2
-1
-1
L?为辐射强度，单位是：mW.cm.sr.μm；Lmax?为探测器可探测到的最大辐射亮
度，为探测器可探测到的最小辐射亮度Lmin?，Qcalmax为传感器接收到的最大灰度值，TM/ETM+为255，Qcalmin传感器接收到的最小灰度值，TM/ETM+为1；DN为影像热红外波段的像元灰度值。下表为本文所使用遥感影像的光谱辐射亮度的动态范围。
表3- 2TM/ETM+光谱辐射亮度的动态范围
Table3-2 TM/ETM+ Spectral Radiance Rang（ewatts/(meter squared*ster*μm)） 波段号 1 2 3 4 5 61
2002年7月11日（ETM+） Lmax? Lmin? 293.700 300.900 234.400 241.100 47.570 17.040
-6.200 -6.400 -5.000 -5.100 -1.000 0.000
2010年9月19日（ETM+）
Lmax? Lmin? 293.700 300.900 234.400 241.100 47.570 17.040
-6.200 -6.400 -5.000 -5.100 -1.000 0.000
2006年7月30日（TM）
Lmax? Lmin? 193.000 365.000 264.000 221.000 30.200 15.303
-1.520 -2.840 -1.170 -1.510 -0.370 1.238
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