1. 研究目的与意义
研究目的：卫星遥感数据在监测和量化大地域土地覆盖变化方面具有其它手段无与伦比的实用性。然而，由于使地表变化检测模糊不清的传感器特征、大气状态、太阳入射角及传感器视角的变动，使具有相同地理位置的多时相遥感图像间的辐射一致性很难保持。绝对辐射校正旨在提取不同目标在地表的绝对反射率，这种方法要求输入实时的大气特征和传感器定标参数，而这些参数在很多情形下，特别是对于历史观测数据，是很难获取的，并且由于受到大气，云雾等天气因素的影响，该方法的实用性也受到一定的限制。相对大气校正通过调整目标图像的辐射特征来与基图像进行匹配，从而降低图像间的大气和其它未预料到的变动。这样，这种方法也被称为相对辐射归一化。它不需要来自其它测量的额外参数，通过设定多时相图像到一个公共的尺度从而实现的图像本身的校正方法。这对于检测真实的地表景观变化具有特殊意义。本建议的研究旨在发展相对辐射校正方法，并将之应用于南京地区的热岛效应时空动态模式刻画研究中，然后与基于实际温度的绝对辐射归一化方法进行对比分析。
研究意义：通过将基于伪不变特征的相对辐射归一法（PIF）、多元变化检测相对辐射归一法（MAD）应用到对南京市热岛效应的研究中，对二种方法进行对比分析，该研究对于在多时相遥感监测数据处理过程中选择归一化方法具有一定的指导意义。
2. 国内外研究现状分析
Schott于1988年提出了基于伪不变特征的相对辐射归一化处理方法，即从遥感影像中提取伪不变特征(通常称之为辐射地面控制点)，确定伪不变特征点后,提取辐射地面控制点的灰度值，建立参考影像与实验影像每个波段的回归方程，从而进行归一化分析。Nielsen等在2002年提出了多元变化检测的概念，在多元变化检测的基础上，Canty等于2004年提出了基于多元变化检测相对辐射归一化方法，该方法通过阈值提取出多元变化检测中的不变特征点用于线性回归分析，得到的归一化校正结果优于传统的人工选择不变特征点的方法。随着相对辐射归一化方法的不断提出，对归一化方法在实际研究中的选取、改进、优劣的比较逐渐增多，如IanOlthof等对将归一化方法应用到影像镶嵌中做了进一步的改进。
我国的相对辐射归一化方法研究起步较晚，主要是对国外已经提出的一些方法做应用或者是对一些方法中存在的问题做进一步改进，如余晓敏等对国内外所提出过的的辐射归一化方法进行了总结归纳，并对归一化方法的发展方向做了展望。丁丽霞[等将图像回归法、伪不变特征法、暗集-亮集法、未变化集辐射法和直方图匹配法五种相对辐射归一化方法应用到对沿海地区的土壤动态监测中，并对归一化的效果做了比较分析。陈崇成等对基于自动散点控制回归技术的相对辐射归一化方法的应用做了探究。白穆等在Canty提出的多元变化检测归一化方法的基础之上，对该归一化方法中存在的阈值选取与归一化结果的关系做了深入分析。郭丽峰等对基于伪不变特征的相对辐射归一化方法的参考影像选取、样本点选取做了进一步的探究。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容：以南京市主城区1992年、1995年、1998年、2001年、2003年、2005年、2007年和2011年8景LandsatTM/ETM 热红外波段数据为源数据，通过计算亮温图像与8个地面气象站采集的实时温度数据建立回归模型，反演得到地面温度图像，然后采用伪不变特征相对辐射归一化(Pseudo-InvariantFeatures,PIF)方法和多元变化检测相对辐射归一化(MultivariateAlterationDetection,MAD)方法对8期地面温度数据做归一化处理，分级操作后评价南京市热岛效应的时空变化特征。最后，引入均方根误差（RMSE）和变异系数2个统计特征参数，评价两种相对归一化方法的优劣。
研究计划：1-3周：完成多时相Landsat图像的几何校正；4-6周：发展基于伪不变特征的多时相图像的相对辐射校正算法；7-9周：发展基于多元变化检测的线性尺度不变特征的相对辐射校正算法；10-11周：对比二种方法在南京城市热岛效应检测方面的性能；12-13周：将性能较好的方法应用于南京的城市热岛效应时空模式特征分析中，建立空间意义明确的城市热岛效。
4. 研究创新点
1、采用伪不变特征相对辐射归一化法和多元变化检测相对辐射归一化方法对南京市主城区的温度图像归一化，对比分析了两种方法的优劣。在研究过程，中本文对伪不变特征相对辐射归一化的选点做了进一步的改进，首先利用google在线地图，获取相对稳定的特征点的经纬度坐标，然后在基于精确配准的Landsat第六波段影像上提取相应的特征点灰度值。
2、研究数据是Landsat第六波段数据，为单波段影像数据，在实现多元变化检测相对辐射归一化时，与伪不变特征相对辐射归一化方法一样采用最小二乘法建立回归模型，相对于基于正交回归法建立回归模型，更加清晰地比较分析结果。
