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王玮 王丽娟 孙伍红 戴昂 胡蝶 郭铌

引用本文: 王玮,王丽娟,孙伍红,戴昂,胡蝶,郭铌. 祁连山草地MODIS LST产品真实性检验. 欢乐牛牛, 2020, 37(12): 1-13 doi: shu
Citation:  WANG W, WANG L J, SUN W H, DAI A, HU D, GUO N. Validation of MODIS land surface temperature products in grasslands of Qilian Mountain. Pratacultural Science, 2020, 37(12): 1-13 doi: shu

祁连山草地MODIS LST产品真实性检验

    作者简介: 王玮(1985-),男,甘肃兰州人,副研究员,主要从事遥感与GIS应用研究。E-mail: wangw@iamcma.cn;
    通讯作者: 王丽娟, wanglj@iamcma.cn
  • 基金项目: 甘肃省气象局气象科研项目(ZcMs2020-22);国家自然科学基金项目(41805086、41801191、 31672484、31702175)

摘要: 利用祁连山自动站实测地表温度数据,对中分辨率成像光谱仪(Moderate-resolution imaging spectroradiometer, MODIS)地表温度(Land surface temperature, LST)日产品(MOD/MYD11A1)进行真实性检验和对比分析,评价不同下垫面上MODIS LST标准产品的空间适应性,订正由地表类型变化而引起MODIS LST产品的误差。结果表明,在祁连山西段海拔相对较低的荒漠草地上,MOD11A1 LST产品与实测地表温度数据具有较高的空间一致性,平均误差和均方根误差较低,分别为1.62和3.88 ℃;在祁连山海拔相对较高的东段山地草甸和中段高寒草地上,MYD11A1 LST产品精度较高,平均误差为2.02和3.72 ℃,均方根误差为5.12和6.92 ℃。在祁连山地区,MODIS LST产品精度不仅受地表类型的影响,同时还受植被覆盖度和海拔高度的影响。在海拔相对较高的祁连山东段山地草甸和中段高寒草地区,由于地表升温速度慢,植被盖度较高,MOD11A1 LST产品的精度较低,且高估了该地区的实际地表温度,均方根误差达到5.12 ℃以上。通过误差订正可有效提高MODIS LST产品在祁连山山地草甸、高寒草地和荒漠草地上的精度,均方根误差分别降低了1.29、2.66和0.91 ℃。

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    图 1  亚博滚球 祁连山植被类型和生态定位站位置图

    Figure 1.  Vegetation types and ecological positioning stations location in the Qilian Mountains

    图 2  仪器组成及架设环境图

    Figure 2.  亚博滚球 Instrument composition and set up environment

    图 3  亚博滚球 数据处理流程图

    Figure 3.  Flow of the data processing

    图 4  2019年6月5日-12月31日自动站实测地表温度数据

    Figure 4.  亚博滚球 Land surface temperature data at automatic stations between June 5 to December 31, 2019

    图 5  中分辨率成像光谱仪地表温度产品MOD11A1和MYD11A1空间分布图

    Figure 5.  Results of moderate-resolution imaging spectroradiometer (MODIS) land surface temperature (LST) products

    图 6  地表温度实测数据与MODIS LST产品采样值对比

    Figure 6.  亚博滚球 Comparison between the MODIS LST sampled values and the LST observed values in automatic stations

    图 7  亚博滚球 和中分辨率成像光谱仪(Moderate-resolution imaging spectroradiometer, MODIS)卫星过境有不同时差的站点观测数据与地表温度产品采样值对比

    Figure 7.  亚博滚球 Comparison of observation data from stations with different time from moderate-resolution imaging spectroradiometer (MODIS) satellites transit and sampling value of MODIS land surface temperature (LST) products

    表 1  自动站安装介绍

    Table 1.  Introduction of automatic weather station installation

    观测项目
    Items
    仪器型号
    Sensor
    安装高度
    Sensor height/m
    观测时段
    Observation time /d
    观测频次
    Observation frequency/h
    地表温度 Land surface temperatureSI-4111.52019.06−今
    2019.06 to now
    0.25
    归一化植被指数
    Normalized differential vegetation index
    SKR 18001.5
    土壤温湿度(5层) Soil temperature
    and moisture (5 Layers)
    Campbell 107/CS616−0.05、−0.1、
    −0.2、−0.3、−0.4
    2019.07−今
    2019.07 till date
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    表 2  中分辨率成像光谱仪地表温度产品精度分析

    Table 2.  Accuracy analysis of moderate-resolution imaging spectroradiometer (MODIS) land surface temperature (LST) products

    站点
    Stations
    植被类型
    Vegetation type
    地表温度上午星产品
    Land surface temperature products
    in the morning (MOD11A1)/ ℃
    地表温度下午星产品
    Land Surface temperature products
    in the afternoon (MYD11A1)/ ℃
    PaPdRMSEPaPdRMSE
    皇城镇 Huangcheng (HC)山地草甸 Mountain grassland−2.774.075.522.023.735.12
    康乐乡 Kangle (KL)高寒草地 Alpine grassland4.035.917.163.725.146.92
    祁丰乡 Qifeng (QF)荒漠草地 Desert grassland1.622.893.881.923.044.11
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    表 3  祁连山中分辨率成像光谱仪地表温度产品订正

    Table 3.  亚博滚球 Revision of moderate-resolution imaging spectroradiometer (MODIS) land surface temperature (LST) products in Qilian Mountains

    站点
    Stations
    植被类型
    Vegetation type
    公式
    Linear formula
    R2适用数据 Applicable data
    皇城镇 Huangcheng (HC)山地草甸 Mountain meadowy = 0.65x + 0.720.74地表温度下午星产品
    Land surface temperature products
    in the afternoon (MYD11A1)
    康乐乡 Kangle (KL)高寒草地 Alpine grasslandy = 0.74x − 2.610.65地表温度下午星产品
    Land surface temperature products
    in the afternoon (MYD11A1)
    祁丰乡 Qifeng (QF)荒漠草地 Desert grasslandy = 0.82x + 0.7450.80地表温度上午星产品
    Land surface temperature products
    in the morning (MOD11A1)
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    表 4  亚博滚球 经订正后的中分辨率成像光谱仪地表温度产品精度分析

    Table 4.  亚博滚球 Accuracy analysis of orrected moderate-resolution imaging spectroradiometer (MODIS) land surface temperature (LST) products

    站点 StationsPa / Pd/ RMSE/
    皇城镇 Huangcheng (HC)1.842.973.83
    康乐乡 Kangle (KL)2.823.574.26
    祁丰乡 Qifeng (QF)1.172.652.97
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        • 通讯作者:  王丽娟, wanglj@iamcma.cn
        • 收稿日期:  2019-06-02
        • 网络出版日期:  2019-10-27
        通讯作者: 陈斌,
        • 1. 

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