几何光学
模型 | Kimes模型 | 模拟对象简化为实心的无限长箱体 | 规则垄行结构的农作物 | RMSE=1 ℃(土壤)
RMSE=2 ℃(棉花)
(垂直投影棉花覆盖
率48%的实测数据) | 考虑了影响棉花热辐射方向性的主要因素, 即行结构和投影关系 | [4] |
| SUM | 假设城市建筑物稀疏排列,计算离散面元形状因子,组分权重为视场内组分所占面积比例 | 城市简化地表 | RMSE=3.8 ℃
(加拿大温哥华航空飞行数据) | 获取的组分比例相较于平面投影精度更高,忽略多次散射效应,且计算量与场景内面元数成正比,适用于小范围建筑等辐射发射难以穿透的介质的模拟 | [11] |
| CoMSTIR | 模拟13种组分温度,基于SUM模型思路计算组分权重内置四种投影算法:辐射度、球面、水平面和中心投影 | 城市地表 | AE<1.6 ℃
(北京北师大房山实验基地实测数据) | 模拟城市目标在任意方向的方向亮温,使用灵活方便,但尚不能建立城市植被的真实场景进行模拟 | [18] |
| MGP | 将树冠简化为椭球,利用LAI量化树冠内部空隙,运用布尔模型计算孔隙率,并计算场景中树冠的各组分比例 | 简单形状树冠 裸土 | RE<2%
(非洲南部的热带稀疏大草原的实测数据)
RMSE=0.781 ℃
(DART模型结果) | 模型中的几何模型过于简化,树冠光照方向和观测方向投影重叠面积计算难度大 | [7] |
MGP
(2014) | 积分计算单棵树冠投影面积以及光照方向和观测方向投影重叠面积 | 各种树冠形状 裸土 | RE<0.25%
(原始MGP模型) | 计算速度相较于原始MGP有所提高,但仍无法应用于复杂地表的表达 | [15] |
MGP
(2014) | 考虑混合像元的LST是道路和农作物共同作用产生 | 连续农作物
道路,裸土 | AE<1.1 ℃
(黑河流域机载热像仪数据) | 相较于原始MGP在特定场景下处理更加细致 | [16] |
| CLAMP-GO模型 | 基于GO理论,三维结构组分温度通过在冠层方向上的面积比例和组分温度的乘积计算方向亮温 | 植被冠层 | — | 基于CLAMP模型,植被三维结构构建简单;可以应用于全波段(可见光—近红外和热红外波段)辐射方向性模拟 | [35] |
辐射传输
模型 | TRGM | 基于热辐射理论和植被冠层发射率方向性,可模拟面元热辐射和多次散射效应,考虑了三维冠层结构、植被的影响、组分温度分布 | 所有地表 | RMSE ≈0.52 ℃
(法国南部地区地面观测数据) | 输入参数较多,模拟面元相对精细,大场景应用时计算量大,应用难度较大,适用于模拟微尺度结构,且冠层结构对精度影响较大,而叶片大小和形状影响较小 | [26] |
| SAIL扩展模型 | 考虑了植被和土壤温度的差异性(阴影土壤、光照叶片、阴影叶片) | 稀疏植被 | RMSE=1.25 ℃
(DART模型结果) | 可以模拟多个非均匀同质冠层的发射和散射 | [24] |
植被冠层
三维辐射
传输模型 | 基于辐射传输机理,以“微分体元”为辐射传输计算基准,考虑体元内和体元间的多次散射 | 植被 | RMSE(生长拔期)=0.4
RMSE(灌浆期)=0.44
(北京小汤山精准农业
基地冬小麦数据) | 主要考虑辐射传输过程,但未考虑热红外复杂的辐射平衡或热交换过程 | [23] |
| DART | 基于光子追踪法,模拟TIR(热红外)的辐射能量平衡和上行的方向分谱辐射 | 所有地表 | AE<1.2 ℃
(行种棉花冠层实测
亮温数据) | 考虑光子多次散射效应和穿透性,但输入参数较多,计算时间复杂度大,适用于地面小范围模拟 | [27,28] |
DART
(2015) | 增加了透视投影功能 | 所有地表 | — | 适用于各种传感器角度和视场类型 | [36] |
| 集成模型 | 修正FR97模型 | 改进了FR97(的组分分类方法,对原来土壤组分温度重新划分为光照土壤和阴影土壤 | 植被冠层 | RMSE=0.72 ℃/1.55 ℃/2.73 ℃(黑河流域玉米区域的叶子、光照土壤和阴影土壤3种组分温度的实测数据)RMSE=0.5 ℃/0.65 ℃(4-SAIL和TRGM对应的模拟数据) | 可用于模拟连续冠层、非连续作物和森林 | [10] |
冠层热辐射
三维模型 | 观测几何参数对离散面元间多次散射及发射辐射传输计算, 积分运算冠层面元在半球空间上对观测方向上的热辐射 | 植被 | RMSE=0.31 ℃
(河北省怀来实验场测量的玉米热红外多角度数据) | 用理念株刻画模拟对象,可模拟不同浓密程度的植被 | [34] |