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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

太湖处于长江三角洲地区，是我国五大淡水湖之一。近年随着我国工农业的发展和城市化进程加快，太湖的富营养化问题较为严重，乃至出现蓝藻“水华”现象，不仅破坏了太湖的生态景观，也使水质恶化，给周边地区人们生产生活带来危机（钱昊忠，2011）。水面温度监测对于预测太湖蓝藻暴发、水质变化和湖–气界面能量通量计算具有重要的指导价值。首先，水温对太湖蓝藻生长具有重要的影响，通常蓝藻暴发需要一定的临界温度，当水温超过此临界值，气象环境有利于蓝藻大规模生长（王得玉，2008）。其次，水温是一个重要的水质参数，它是水体环境监测的重要指标，影响着水生微生物的生态环境，对渔业和农业的生产运作产生着影响（张永红，2015）水体表面热量交换信息的获取是检测水体环境变化的重要指标，区域水体环境监测就包含获取区域水表温度的空间分布（宋挺等，2015），并进而分析水面温度对区域资源环境变化的影响，故研究水面温度空间分布特征对太湖的区域资源环境动态监测研究具有重要的参考价值和借鉴意义（蒋大林等，2015）。而且，水体表面温度也属于水体表面能量平衡的决定性因素之一，它是水体与大气之间热量交换的重要物理参数，是湖泊模型模拟水体物理过程的重要指标，是利用物质传输方法计算湖–气之间感热和潜热通量的重要输入量。 由于目前基于 landsat-8/tirs 数据针对太湖，对太湖表面水体温度遥感反演算法适用性比对分析的研究还较少，而我国的fy-1气象卫星只能获取一个通道的热红外数据，只能采用单通道法（张永红，2015）。有研究使用环境和灾害监测卫星（hj-1b）卫星搭载的红外相机irs的人热红外波段来反演太湖水温（龚绍琦，2016），但是 irs 数据只拥有一个热红外辐射通道，只能利用单窗算法来反演水温，算法精度受限。而2013年nasa发射的 landsat-8 卫星携带的热红外传感器tirs具有两个热红外通道band10和band11，分别位于10.6~11.19μm 和11.5~12.51μm 位置处，和 landsat 系列卫星 tm 与 etm 传感器比较，热红外波段由单通道变为双通道，相较于noaa系列卫星的avhrr数据和modis数据，tirs的空间分辨率更高（100m），与我国hj-1b 热红外数据相对比，tirs的热红外波段数量增多且空间分辨率更高（宋挺等，2015）。因而，landsat-8数据在热红外波段数量和空间分辨率上优势明显，可作为常规卫星监测水面温度的可靠验证和补充，有必要对其数据的在水面温度反演研究的应用中进行研讨。 本文将基于landsat-8/tir影像数据来通过4种不同的算法反演模拟太湖湖面的水温空间分布，并将反演结果同太湖中尺度涡度相关通量网的5个湖泊站点同卫星过境时刻计算得到的水面数据做比较，并分析误差来源，对比各方法的绝对误差与均方根误差（rmse）等统计结果，分析各算法的反演结果与实测数据的相关性，从而判断算法在太湖水温反演的适用性。

2. 研究的基本内容

本文基于landsat-8热红外波段影像，利用四种温度反演算法反演太湖水面温度的空间分布特征，并利用太湖中尺度通量网湖泊站实测水面数据对反演结果进行验证，以分析各算法的误差来源，并对比算法之间的反演精度，最终甄选出最适于太湖水面温度反演的遥感算法，为后续landsat-8/tirs热红外波段数据应用于太湖水表温度遥感监测以及我国其他的湖泊遥感监测提供参考。

具体内容介绍如下：1.获取 2013至2015年5次太湖上空晴朗少云的landsat-8卫星影像，得到卫星成像时影像的中心坐标和条带号等头文件信息，提取tirs热红外波段数据进行裁剪等预处理，再利用辐射定标计算各影像的星上辐亮度结果与亮度温度结果。

2.选取太湖中尺度通量网5个湖泊站点landsat-8成像时刻的气象观测数据，进行4种反演算法的关键参数的计算与参数区域性校正。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

一、实行方案（技术流程图）：

4. 参考文献

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