差值分析

差值分析是指分析產生差值的原因，原因主要分析人為差值、非人為差值、儀器產生的差值、系統差值等。對產生差值的原因進行分析，減小系統誤差，提高精度。

基本介紹

• 中文名：差值分析
• 外文名：Difference analysis
• 描述：分析產生差值的原因
• 套用：提高儀器測量精度
• 學科：數學

概念

差值產生的原因主要來源於以下四個方面，因此需要對其進行差值分析：

（1）外界條件：主要指觀測環境中氣溫、氣壓、空氣濕度和清晰度、風力以及大氣折光等因素的不斷變化，導致測量結果中帶有誤差。

（2）儀器條件：儀器在加工和裝配等工藝過程中，不能保證儀器的結構能滿足各種幾何關係，這樣的儀器必然會給測量帶來誤差。

（3）方法：理論公式的近似限制或測量方法的不完善。

（4）觀測者的自身條件：由於觀測者感官鑑別能力所限以及技術熟練程度不同，也會在儀器對中、整平和瞄準等方面產生誤差。

測量差值按其對測量結果影響的性質，可分為系統差值和偶然差值。在測量時，測量結果與實際值之間的差值叫誤差。真實值或稱真值是客觀存在的，是在一定時間及空間條件下體現事物的真實數值，但很難確切表達。測得值是測量所得的結果。這兩者之間總是或多或少存在一定的差異，就是測量誤差。

地表溫度和地表輻射溫度差值分析

遙感定量化研究是遙感套用的一個難點和熱點。遙感手段可直接提供的信息很有限，除了可見光—近紅外波段可以為我們提供地表反照率參數，熱紅外波段可以為我們提供地表溫度參數外，其它參數都需要建立各種模型反演得到。因而，只能圍繞這兩個基本參數建立各種遙感定量模型來反演我們所需的其它地表參數，如土壤含水量、地表水熱通量、葉綠素含量和葉面積指數等。這些模型中大都需要地表溫度作為輸入參數，因而用遙感方法獲取的地表溫度精度直接影響到模型的估算精度。如何對遙感反演的地表溫度精度進行驗證，這需要在地面試驗場對地表溫度進行同步觀測。紅外輻射計為遙感反演地表溫度的精度驗證、熱紅外遙感圖像的定標，以及建立地表通量的遙感定量模型提供了一種手段。

在與地表溫度有關的問題研究中，主要集中在輻射表面溫度的測量值隨著觀測角度的變化方面，以及用一點或若干點的測量值來代表某一範圍的地表輻射溫度的研究。在許多已經建立的遙感模型中，一些學者直接用地表輻射溫度，也有一些學者用考慮天空環境輻射和地表比輻射率後的地表溫度。關於地表輻射溫度未經標準黑體源標定與標定後的差值，以及地表溫度和地表輻射溫度差值的研究鮮見報導。

研究利用2004年6月5日至7月6日北京市小湯山鎮國家精準農業示範基地紅外巡迴溫度觀測值研究地表輻射溫度未經標準黑體源標定與標定後的差值；結合自動氣象站觀測資料，分析天空比輻射率的變化特性；用空氣溫濕度資料和37°天空紅外輻射計實際觀測值計算天空環境輻射，並與測定值進行比較；推算考慮天空環境輻射和地表比輻射率後的地表真實溫度，研究地表真實溫度和地表輻射溫度的差值。研究結果可為進一步利用遙感技術反演地表溫度和研究地表熱量平衡提供科學的參考依據。

紅外輻射計原理

在野外觀測時，由於太陽照射，紅外輻射計的機殼內壁溫度和調製片溫度不一致，會使測得的數據產生漂移;另外，紅外輻射計使用時間長了，也會產生漂移現象。因而使用紅外輻射計進行野外觀測時，黑體源的標定工作是非常重要的。黑體源的標定方法是：第一步將黑體源遮陰或將其溫度調至室溫，讀取黑體源自身的溫度(y₁)，然後用紅外輻射計測量黑體的溫度(x₁)，獲取第一組標定數據(x₁，y₁)，相當於定標的最低點；第二步用紅外輻射計測量野外地物表面溫度，作為x值；第三步，將黑體源朝陽或將其溫度設定為高溫(70℃)；第四步讀取黑體自身的溫度，作為y₂值，然後用紅外輻射計測量黑體的溫度，作為x₂值，獲取第二組標定數據(x₂，y₂)(相當於定標的最高點)。我們假定在t₁～t₂這個時間段內，被測物溫度變化和黑體溫度變化是線性關係。