SEISMOLOGY AND GEOLOGY ›› 2022, Vol. 44 ›› Issue (5): 1240-1256.DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.05.010
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CUI Jian-yong1)(), ZHANG Man-yu1,2), SONG Dong-mei1,3)(), LUO Sheng4), SHAN Xin-jian5), WANG Bin1)
Received:
2021-09-22
Revised:
2021-12-30
Online:
2022-10-20
Published:
2022-11-28
Contact:
SONG Dong-mei
崔建勇1)(), 张曼玉1,2), 宋冬梅1,3),*(), 罗升4), 单新建5), 王斌1)
通讯作者:
宋冬梅
作者简介:
崔建勇, 男, 1976年生, 2006年于北京师范大学获地图学与地理信息系统专业博士学位, 讲师, 现主要研究方向为地震热红外异常信息提取, E-mail: cui_jianyong@upc.edu.cn。
基金资助:
CUI Jian-yong, ZHANG Man-yu, SONG Dong-mei, LUO Sheng, SHAN Xin-jian, WANG Bin. MODIS LST RECONSTRUCTION ALGORITHM BASED ON DIURNAL CORRELATION OF SURFACE TEMPERATURE OF SIMILAR LAND FEATURES[J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2022, 44(5): 1240-1256.
崔建勇, 张曼玉, 宋冬梅, 罗升, 单新建, 王斌. 基于同类地物地表温度日变化相关性的MODIS LST重建算法[J]. 地震地质, 2022, 44(5): 1240-1256.
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URL: https://www.dzdz.ac.cn/EN/10.3969/j.issn.0253-4967.2022.05.010
产品数据名称 | MOD11A2 | MYD11A2 |
---|---|---|
空间分辨率 | 1km | 1km |
时间分辨率 | 8d | 8d |
温度单位 | K | K |
所属卫星 | Terra | Aqua |
传感器过境时间 | 上午10:30、 晚上10:30 | 下午1:30、 凌晨1:30 |
Table1 Related parameters of MODIS land surface temperature data
产品数据名称 | MOD11A2 | MYD11A2 |
---|---|---|
空间分辨率 | 1km | 1km |
时间分辨率 | 8d | 8d |
温度单位 | K | K |
所属卫星 | Terra | Aqua |
传感器过境时间 | 上午10:30、 晚上10:30 | 下午1:30、 凌晨1:30 |
地物类型 | 数据类型 | R2 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
1阶 | 2阶 | 3阶 | 4阶 | 5阶 | ||
水体 | MOD_DAY | 0.423 | 0.423 | 0.436 | 0.445 | 0.453 |
MOD_NIGHT | 0.39 | 0.940 | 0.940 | 0.940 | 0.940 | |
稀树草原 | MOD_DAY | 0.880 | 0.890 | 0.891 | 0.894 | 0.903 |
MOD_NIGHT | 0.981 | 0.982 | 0.982 | 0.982 | 0.982 | |
裸地 | MOD_DAY | 0.573 | 0.590 | 0.590 | 0.614 | 0.628 |
MOD_NIGHT | 0.964 | 0.965 | 0.965 | 0.965 | 0.965 |
Table2 Evaluation of fitting effect of night temperature
地物类型 | 数据类型 | R2 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
1阶 | 2阶 | 3阶 | 4阶 | 5阶 | ||
水体 | MOD_DAY | 0.423 | 0.423 | 0.436 | 0.445 | 0.453 |
MOD_NIGHT | 0.39 | 0.940 | 0.940 | 0.940 | 0.940 | |
稀树草原 | MOD_DAY | 0.880 | 0.890 | 0.891 | 0.894 | 0.903 |
MOD_NIGHT | 0.981 | 0.982 | 0.982 | 0.982 | 0.982 | |
裸地 | MOD_DAY | 0.573 | 0.590 | 0.590 | 0.614 | 0.628 |
MOD_NIGHT | 0.964 | 0.965 | 0.965 | 0.965 | 0.965 |
期数 | 补值误差/K | 补值率/% | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
方案1 | 方案2 | 方案3 | 方案4 | 方案5 | 方案1 | 方案2 | 方案3 | 方案4 | 方案5 | |
2004-43 | 0.89 | 0.99 | 3.00 | 3.06 | 2.85 | 99 | 100 | 99 | 99 | 99 |
2007-41 | 1.03 | 1.15 | 2.65 | 2.74 | 2.52 | 100 | 100 | 99 | 99 | 99 |
2007-43 | 1.15 | 1.3 | 2.36 | 2.48 | 2.42 | 100 | 100 | 100 | 99 | 99 |
2009-38 | 1.28 | 1.4 | 2.59 | 2.7 | 2.53 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
2013-39 | 1.26 | 1.34 | 2.62 | 2.64 | 2.74 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
2013-40 | 0.99 | 1.18 | 2.58 | 2.6 | 3.1 | 100 | 100 | 99 | 99 | 97 |
2014-40 | 0.79 | 0.93 | 2.6 | 2.7 | 2.48 | 100 | 100 | 97 | 94 | 95 |
2015-25 | 1.34 | 1.58 | 2.54 | 2.4 | 2.85 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
2015-43 | 0.79 | 0.94 | 2.85 | 2.94 | 2.87 | 100 | 100 | 100 | 99 | 99 |
平均 | 1.06 | 1.20 | 2.64 | 2.70 | 2.71 | 99.89 | 100.00 | 99.33 | 98.78 | 98.67 |
Table3 Comparison of compensation effect of five complementary methods
期数 | 补值误差/K | 补值率/% | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
方案1 | 方案2 | 方案3 | 方案4 | 方案5 | 方案1 | 方案2 | 方案3 | 方案4 | 方案5 | |
2004-43 | 0.89 | 0.99 | 3.00 | 3.06 | 2.85 | 99 | 100 | 99 | 99 | 99 |
2007-41 | 1.03 | 1.15 | 2.65 | 2.74 | 2.52 | 100 | 100 | 99 | 99 | 99 |
2007-43 | 1.15 | 1.3 | 2.36 | 2.48 | 2.42 | 100 | 100 | 100 | 99 | 99 |
2009-38 | 1.28 | 1.4 | 2.59 | 2.7 | 2.53 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
2013-39 | 1.26 | 1.34 | 2.62 | 2.64 | 2.74 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
2013-40 | 0.99 | 1.18 | 2.58 | 2.6 | 3.1 | 100 | 100 | 99 | 99 | 97 |
2014-40 | 0.79 | 0.93 | 2.6 | 2.7 | 2.48 | 100 | 100 | 97 | 94 | 95 |
2015-25 | 1.34 | 1.58 | 2.54 | 2.4 | 2.85 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
2015-43 | 0.79 | 0.94 | 2.85 | 2.94 | 2.87 | 100 | 100 | 100 | 99 | 99 |
平均 | 1.06 | 1.20 | 2.64 | 2.70 | 2.71 | 99.89 | 100.00 | 99.33 | 98.78 | 98.67 |
期数 | 2004-43 | 2007-41 | 2007-43 | 2010-38 | 2013-39 | 2013-40 | 2014-40 | 2015-25 | 2015-43 | 平均 | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
补值 误差 /K | 区域1 | 上午 | 0.86 | 1.14 | 1.38 | 1.07 | 1.44 | 1.51 | 1.34 | 1.68 | 1.14 | 1.28 |
下午 | 0.92 | 1.11 | 1.38 | 1.22 | 1.58 | 1.53 | 1.29 | 1.87 | 1.15 | 1.33 | ||
晚上 | 0.95 | 0.99 | 0.85 | 0.85 | 0.89 | 1.05 | 0.58 | 1.30 | 0.79 | 0.92 | ||
凌晨 | 1.05 | 1.06 | 0.90 | 0.73 | 1.07 | 1.17 | 0.57 | 0.92 | 0.80 | 0.92 | ||
区域2 | 上午 | 1.32 | 1.29 | 1.62 | 1.28 | 1.57 | 1.25 | 1.23 | 1.95 | 1.06 | 1.39 | |
下午 | 1.27 | 1.33 | 1.75 | 1.37 | 1.45 | 1.48 | 1.21 | 1.83 | 1.07 | 1.41 | ||
晚上 | 0.73 | 0.81 | 1.12 | 1.07 | 0.92 | 0.89 | 0.75 | 1.37 | 0.70 | 0.93 | ||
凌晨 | 0.89 | 1.03 | 1.15 | 1.28 | 0.96 | 0.99 | 0.79 | 1.34 | 0.79 | 1.02 |
Table4 Comparison of accuracy before and after reconstruction
期数 | 2004-43 | 2007-41 | 2007-43 | 2010-38 | 2013-39 | 2013-40 | 2014-40 | 2015-25 | 2015-43 | 平均 | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
补值 误差 /K | 区域1 | 上午 | 0.86 | 1.14 | 1.38 | 1.07 | 1.44 | 1.51 | 1.34 | 1.68 | 1.14 | 1.28 |
下午 | 0.92 | 1.11 | 1.38 | 1.22 | 1.58 | 1.53 | 1.29 | 1.87 | 1.15 | 1.33 | ||
晚上 | 0.95 | 0.99 | 0.85 | 0.85 | 0.89 | 1.05 | 0.58 | 1.30 | 0.79 | 0.92 | ||
凌晨 | 1.05 | 1.06 | 0.90 | 0.73 | 1.07 | 1.17 | 0.57 | 0.92 | 0.80 | 0.92 | ||
区域2 | 上午 | 1.32 | 1.29 | 1.62 | 1.28 | 1.57 | 1.25 | 1.23 | 1.95 | 1.06 | 1.39 | |
下午 | 1.27 | 1.33 | 1.75 | 1.37 | 1.45 | 1.48 | 1.21 | 1.83 | 1.07 | 1.41 | ||
晚上 | 0.73 | 0.81 | 1.12 | 1.07 | 0.92 | 0.89 | 0.75 | 1.37 | 0.70 | 0.93 | ||
凌晨 | 0.89 | 1.03 | 1.15 | 1.28 | 0.96 | 0.99 | 0.79 | 1.34 | 0.79 | 1.02 |
Fig. 9 Comparison of effects before and after LAND surface temperature reconstruction in different regions and at different times(a case study of the 43rd issue of 2015).
期数 | 本文重建方法 | 对比方法 | ||
---|---|---|---|---|
补值误差/K | 补值贡献率/% | 空间域加权平均 补值误差/K | ||
第1步 | 第2步 | |||
2004-43 | 1.05 | 0.99 | 0.01 | 1.06 |
2007-41 | 1.06 | 0.99 | 0.01 | 1.18 |
2007-43 | 0.90 | 0.99 | 0.01 | 1.10 |
2010-38 | 0.73 | 1.00 | 0 | 1.05 |
2013-39 | 1.07 | 1.00 | 0 | 0.89 |
2013-40 | 1.17 | 0.99 | 0.01 | 1.08 |
2014-40 | 0.57 | 1.00 | 0 | 1.33 |
2015-25 | 0.92 | 1.00 | 0 | 1.60 |
2015-43 | 0.80 | 1.00 | 0 | 0.91 |
平均 | 0.92 | 1.13 |
Table5 Comparison of supplementary value accuracy
期数 | 本文重建方法 | 对比方法 | ||
---|---|---|---|---|
补值误差/K | 补值贡献率/% | 空间域加权平均 补值误差/K | ||
第1步 | 第2步 | |||
2004-43 | 1.05 | 0.99 | 0.01 | 1.06 |
2007-41 | 1.06 | 0.99 | 0.01 | 1.18 |
2007-43 | 0.90 | 0.99 | 0.01 | 1.10 |
2010-38 | 0.73 | 1.00 | 0 | 1.05 |
2013-39 | 1.07 | 1.00 | 0 | 0.89 |
2013-40 | 1.17 | 0.99 | 0.01 | 1.08 |
2014-40 | 0.57 | 1.00 | 0 | 1.33 |
2015-25 | 0.92 | 1.00 | 0 | 1.60 |
2015-43 | 0.80 | 1.00 | 0 | 0.91 |
平均 | 0.92 | 1.13 |
来源 | 方法 | 所用数据类型的数量 | 平均误差/K |
---|---|---|---|
齐会娟, | 谐波分析、 S-G滤波 | 3 | 2.00 |
黄晶晶, | 1 | 2.34 | |
Kang et al., | 多时相重建 | 4 | 4.55 |
Zeng et al., | 4 | 4.71 | |
吴迪, | 回归分析模型 | 4 | 1.25 |
Zhao et al., | 3 | 1.41 | |
Gutierrez et al., | 3 | 1.42 | |
李楠等, | 多源数据融合 | 1 | 1.13 |
赵冰, | 6 | 1.42 | |
王爱辉等, | 相似像元重建 | 3 | 2.17 |
Tan et al., | 5 | 3.66 | |
张德军等, | RSDAST模型 | 1 | 1.15 |
本文所提出的方法 | 非线性回归模型 | 2 | 0.92 |
Table6 Comparison of reconstruction accuracy of existing methods
来源 | 方法 | 所用数据类型的数量 | 平均误差/K |
---|---|---|---|
齐会娟, | 谐波分析、 S-G滤波 | 3 | 2.00 |
黄晶晶, | 1 | 2.34 | |
Kang et al., | 多时相重建 | 4 | 4.55 |
Zeng et al., | 4 | 4.71 | |
吴迪, | 回归分析模型 | 4 | 1.25 |
Zhao et al., | 3 | 1.41 | |
Gutierrez et al., | 3 | 1.42 | |
李楠等, | 多源数据融合 | 1 | 1.13 |
赵冰, | 6 | 1.42 | |
王爱辉等, | 相似像元重建 | 3 | 2.17 |
Tan et al., | 5 | 3.66 | |
张德军等, | RSDAST模型 | 1 | 1.15 |
本文所提出的方法 | 非线性回归模型 | 2 | 0.92 |
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