武汉大学测绘遥感信息工程全国重点实验室 RSIDEA 研究组提出面向光谱抗噪的航空长波红外高光谱影像地表温度与发射率定量反演方法，实现在无需精确大气先验的条件下实现对地表温度与发射率的稳健估计。相关研究成果 “Toward noise-resilient retrieval of land surface temperature and emissivity using airborne thermal infrared hyperspectral imagery” 已发表在遥感领域国际权威期刊 ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing。武汉大学测绘遥感信息工程全国重点实验室博士生汪都为第一作者，武汉大学资源与环境学院曹丽琴副教授为通讯作者、测绘遥感信息工程全国重点实验室博士生杜煜豪、熊海洋、钟燕飞教授和核工业研究院叶发旺研究员共同参与完成研究。

研究背景

随着机载长波红外高光谱成像技术的发展，高光谱分辨率为地表热辐射诊断性信息（地表温度LST与发射率LSE）的反演提供了更丰富的辐射信息。然而长波红外高光谱入瞳辐亮度在实际观测中往往伴随着较低信噪比以及显著的大气线吸收与热噪声干扰，使得现有基于理想仿真数据分布规律特征的数值计算反演方法难以在不同观测场景下保持一致性能，进而在真实数据中易出现反演地气参量多解失真的问题。因此本团队提出了一种以提升抗噪稳定性为核心目标的地表温度与发射率联合反演方法（NRAC-TES），方法在多波段分裂窗法中引入噪声感知的谱段筛选与自优化机制（ABBSW），将真实数据波段组合自适应对齐理想假设，弱化对高噪声波段的依赖，从而在大气补偿过程中实现对反演过程中的不适定性进行有效抑制，并结合温度发射率分离法（TES）实现无需精确大气先验的条件下的LST与LSE的稳健估计。

实验验证

本团队提出的NRAC-TES反演方法在三种不同的航空成像载荷影像上进行了LST与LSE的反演验证，其中HypercamLW数据具备地表参量同步测量数据，HyTES与TASI数据结果缺乏同步地表测量因此仅进行了产品间的交叉验证。

机载HypercamLW数据成像于2019年3月30日（UTC 2:03），中国河南省郑州市，幅宽1×4km。实验结果表明该方法在14条不同噪声水平及大气条件的行带线下均显著降低了温度与发射率的反演误差并改善了光谱形状一致性，在跨场景的25种地物上表现出优于1.2K和0.025的温度发射率反演精度，相较传统强理论依赖数值计算或大气先验依赖的反演方法能在复杂观测条件下表现出更强的鲁棒性。

机载HyTES数据成像于2022年5月22日（UTC 23:27），美国加利福利亚洛杉矶，幅宽1.6×6.4km。相较于NASA JPL产品，本团队提出的NRAC-TES方法可实现优于1.4K和0.02的温度与发射率反演逐像素一致性。

机载TASI数据成像于2010年8月10日（UTC），美国内华达黄铜山，幅宽4.8×13.2km。在400m以上的地表高程差的夜间数据上，本团队所提NRAC-TES在温度图与发射率图上能表现出更显著的假彩色矿物分布差异特征，对比该地区ECOSTRESS标准矿物光谱，反演发射率误差同样优于0.023。

版权与联系方式

NRAC-TES方法版权归智能化遥感数据提取分析与应用研究组（RSIDEA）所有，该研究组隶属于武汉大学测绘遥感信息工程全国重点实验室（LIESMARS），仅限于学术目的使用，任何商业用途均被禁止。

团队相关研究成果：

[1] Wang, D., Cao, L.-Q., Du, Y.-H., Xiong, H.-Y., Ye, F.-W., Zhong, Y.-F., 2026. Toward noise-resilient retrieval of land surface temperature and emissivity using airborne thermal infrared hyperspectral imagery. ISPRS J. Photogramm. Remote Sens. 231, 532–551. https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2025.10.039

[2] Wang, D., Cao, L.-Q., Gao, L.-Z., Zhong, Y.-F., 2024. Airborne thermal infrared hyperspectral image temperature and emissivity retrieval based on inter-channel correlated automatic atmospheric compensation and TES. Remote Sens. Environ. 315, 114410. https://doi.org/10.1016/j.rse.2024.114410

[3] Wang, D., Lyuzhou, G., Zhong, Y., Liqin, C., 2025. A Statistical Split Window Method Without Atmospheric Profile Input for Temperature and Emissivity Retrieval from Airborne Long-Wavelength Infrared Hyperspectral Imagery. Recent Advances in Remote Sensing 1–4. https://doi.org/10.62880/rars25001

[4] Cao, L.-Q., Zhao, H., Wang, D., Zhong, Y.-F., Ye, F.-W., 2026. A novel land surface temperature retrieval method using channel correlation for atmospheric parameter modeling from SDGSAT-1 data. Remote Sens. Environ. 334, 115190. https://doi.org/10.1016/j.rse.2025.115190

[5] 曹丽琴， 汪都， 熊海洋， 钟燕飞. 2024. 热红外高光谱遥感影像信息提取方法综述. 中国图象图形学报， 29(08):2089-2112 DOI： 10.11834/jig.230738.

如果您有任何问题或反馈，请联系：

汪都 博士生: rsideawd@whu.edu.cn

曹丽琴 副教授: clq@whu.edu.cn

供稿：汪都    排版：柯天    审核：吴娇、曹丽琴