山地TM遥感影像大气辐射校正模型改进及地表反射率反演

基于光学遥感辐射传输理论,着重阐述了地形对天空散射光相互作用及邻近像元的影响,提出了一种改进的山地大气辐射校正模型及地表反射率反演方法;基于IDL编程实现模型算法,选择贵州黎平县丘陵森林覆盖典型研究区,结合Landsat-5TM和1∶50000DEM数据进行了实例验证、评价与分析。研究结果表明,本研究方法能够同时有效消除TM数据的大气与地形影响,提高地表反射率反演精度与数据质量,将进一步推动山地光学遥感数据的定量分析与应用。     

HJ-1/CCD地表反照率估算及其与NDVI关系分析

参照TM地表反照率反演算法,建立了适用于HJ-1/CCD传感器估算地表反照率的算法。通过应用6S辐射传输模型建立查找表,对覆盖内蒙古自治区锡林浩特市的HJ-1/CCD数据进行大气校正,并根据反照率定义,回归分析得到可见光波段地表反照率;通过与地面实测数据进行对比分析,表明该算法估算得到的地表反照率精度较高,其最大相对误差为14.32%。同时,本文将估算结果与同时期NDVI进行拟合分析,得出地表反照率与NDVI存在较高的负相关关系。     

藏北那曲地区地面与MODIS反演的地表反照率对比分析

利用藏北高原那曲地区反照率地面观测资料分析了其日内、月均和季节变化特点,在此基础上,与同期的MODIS/Terra反演结果进行了对比分析。结果表明:藏北那曲地区晴天地表反照率日内变化明显,主要表现为早晚高,变幅大,中午低,变幅小的"U"形变化特点。早晨太阳高度角低,反照率高,日内随着太阳高度角的增加反照率逐渐降低,下午14:00~15:00反照率达到日内最小值,之后随着太阳高度角的降低,反照率上升明显。夏季日内最高反照率出现在早晨8:00,其他季节则基本上在下午18:00。太阳高度角同样是影响地表反照率季节性变化的主要原因,两者呈极显著的反相关关系,相关系数为-0.91。冬季平均地表反照率最高,为0.28,其次是春秋两季,均为0.23,夏季最低,为0.19。MODIS/Terra在上午12:00左右过境时反演的地表反照率与地面观测值之间存在很好的一致性,两者平均值都为0.22,相对误差9.60%,绝对误差和均方根误差(RMSE)均为0.02,而在13:00左右过境时,卫星反演值较观测值存在系统性偏小特点,平均偏小14.29%,相对误差为16.45%,绝对误差0.04,均方根误差0.05。此外,MODIS反演的地表反照率比地面观测值日际波动大。若不考虑积雪,冬夏两季地表反照率的空间差异小,而春秋两季空间差异较大,这主要与研究区地面植被类型及其季节性空间分布特征有关。     

关于地表反照率遥感反演的几个问题

分析了地表反照率对陆面辐射能收支以及区域和全球气候的影响,强调了地表反照率是遥感反演陆面参数时的第一重要参数,地表反照率或多波段遥感中不同谱段的地表反射率的准确反演常常是准确估算其它陆面参数如植被和土地利用/土地覆盖等状况的先决条件。在对当前关于反照率的概念及容易混淆的术语进行阐述和说明的基础上,简述了遥感反演地表反照率的步骤和主要难点的解决方法,进而对常用陆面过程模式计算地表反照率的过程作了分析,并将其结果与MODIS有关产品进行了比较,强调了遥感与陆面过程模式和气候模式的结合。     

地表反照率机器学习估算方法北大核心CSCD

针对反照率直接估算中多元线性回归方法难以拟合反照率估算中的非线性特征的问题,引入基于梯度提升决策树机器学习方法对GLASS(global land surface satellite products)反照率产品算法中的多元线性回归(multiple linear regression,MLR)直接估算算法进行改进,并将梯度提升决策树算法(gradient boost decision tree,GBDT)结果同原有方法进行对比,同时利用地面站点观测反照率评价本文算法效果。结果表明,多元线性回归方法平均RMSE为0.017到0.02,梯度提升决策树方法平均RMSE为0.009到0.013,梯度提升决策树方法的估算精度较原多元线性回归方法精度有较大提升,表明新型机器学习方法在优化遥感经验或半经验模型中具有重要潜力。同时地面验证结果表明,本文算法相比于GLASS V3反照率产品在RMSE和绝对偏差上相对提升4%和60%。     

植被功能型差异对地表反照率时空分布的影响分析

地表反照率是表征地球表面捕获太阳辐射能力的特征参量,是影响气候系统的关键因素。植被通过物理(反照率)和生物过程(蒸散)影响陆地区域的能量收支过程,进而调控区域气候特征,其中陆表植被的变化及其可能的反照率影响规律受到了研究者的重视。以北京地区为例,利用MODIS地表反照率产品,结合地表覆盖类型产品中的植被功能型数据,计算并分析了2008~2013年北京地区典型植被功能型差异对地表反照率时空分布的影响。结果表明:北京地区典型植被功能型共6种,按其平均地表反照率从大到小依次为:谷物作物、城市用地、灌丛、落叶阔叶林、常绿针叶林及水体。因不同植被功能型的分布及变化对地表反照率的时空分布有直接影响,北京地区平均地表反照率总体呈东高西低、南高北低趋势,秋季最小,冬季次之,春、夏较大,且2008~2013年地表反照率呈现变化量约为-0.79×10-3/a的缓慢减小趋势。     

HJ-1A/B星地表反照率生成算法与检验

提出了适合环境与灾害监测预报小卫星-A、B星(简称HJ-1A/B星)CCD相机的大气订正算法,并基于不同地表特性和大气条件下的辐射传输模拟数据,建立HJ-1A/B星的窄波段向宽波段反照率转换的模型.利用多级灰阶靶标实测数据、敦煌检验场实测数据验证了大气订正算法以及转换模型的可靠性和精度,并将HJ-1A/B星影像数据计算的反照率产品与同时相的MODIS反照率产品进行对比分析.结果表明:文章提出的HJ-1A/B星CCD相机大气订正算法可有效校正大气影响;窄波段向宽波段反照率转换模型反演的反照率精度可靠;基于研究成果生成的HJ-1A/B星地表反照率与MODIS反照率产品一致性较好,满足后续遥感数据定量化模型研究的精度需要.     

MODIS数据反演地表温度的传感器视角校正研究

提出了MODIS数据传感器视角的计算方法,并分析了视角的变化对大气透过率以及地表温度反演的影响。选取渤海地区一景影像进行实验研究,结果表明MODIS数据边缘的传感器视角可达55.02°,由此引起的大气透过率降低近0.086,引起的地表温度误差最高可达3.64℃。     

MODIS、MISR与POLDER 3种全球地表反照率卫星反演产品的比较与分析

对MODIS、MISR和POLDER 3种由多角度卫星观测反演得到的全球地表反照率数据(无冰雪覆盖区域)短波波段(SW,0.3~5 μm)与可见光波段(VIS,0.3~0.7 μm)的黑空地表反照率(DHR)进行了相互比较。3种产品6年平均的全球均值存在显著差异,其值从大到小依次为POLDER\,MISR和MODIS。3种产品的纬向平均在35°N以北区域表现出较大的差异。3种产品彼此之间相关性比较高,其中MODIS与MISR产品的相关性最强,MISR与POLDER产品的相关性最低,短波波段的相关系数(r) 分别为0.939与0.911。3种产品在可见光波段的相关性大于短波波段。在不同地表类型上,3种产品表现出了大致相似的差异,表明其对地表类型并不敏感。对气溶胶的分析表明:MODIS与MISR的550 nm气溶胶光学厚度(AOD)较为相似,其差异不足以解释DHR的差别;但是POLDER的865 nm AOD明显小于MISR,因此可以认为是由于POLDER的AOD估算偏低,导致了POLDER的DHR值大于MODIS与MISR。     

MODIS卫星数据地表反照率反演的简化模式

以内蒙西部地区的MODIS遥感图像数据和地表野外同步观测的光谱数据为例,在野外数据量较少且有定标数据的条件下反演地表反照率。使用6S大气1辐射传输模型进行大气校正,并通过MODTRAN4.0模型获取各波段地表入射光通量和窄波段的地表反照率;在窄波段反照率与宽波段反照率之间存在线性关系的前提下,以各波段的入射光通量占总入射通量的比例作为反演参数,实现窄波段到宽波段的反演。反演结果证明此方法简便可行。     

基于图像融合的反照率产品降尺度方法研究

提出了一种基于物理意义图像融合的反照率降尺度算法,用以增强现有全球陆表特征参量(GLASS)反照率产品的空间分辨率,快速生成高分辨率反照率。首先对GLASS反照率产品和HJ反射率数据进行预处理,包括图像重投影、图像裁剪、雪像元和无效值像元掩膜;然后基于朗伯假设,将HJ反射率数据通过窄波段到宽波段的转换得到初级的高分辨率反照率;在此基础上将低分辨率的GLASS反照率产品与高分辨率的HJ数据进行融合得到高分辨率的反照率产品,其中考虑了GLASS产品的空间响应;最后分析了融合得到的高分辨率反照率影像,并使用黑河中游地面实测数据对融合结果进行了验证。结果显示:利用基于物理意义图像融合的反照率降尺度算法得到的高分辨率反照率产品精度较高(RMSE为0.02左右),并且该方法快速高效,具有推广和发展成为业务化算法的潜力。     

地形校正对叶面积指数遥感估算的影响

利用经过6S模型大气校正的地面反射率图像、数字地面高程数据以及改进的CIVCO地形校正模型,分别计算了褒河流域不同植被类型（阔叶林、针叶林和灌木林）的3类光谱植被指数（NDVI、SR和SAVI）,并建立了各个植被类型叶面积指数与同时相的各个植被指数的相关关系。结果表明,地形校正能有效地消除大部分的地形影响,显著地提高各植被指数与叶面积指数的相关关系;对于阴坡和阳坡来讲,阴坡较阳坡提高显著;对于不同的植被类型,针叶林和灌木较阔叶林提高较为显著;对于同一植被指数如SAVI,灌木提高较针叶林和阔叶林显著,说明地形校正对叶面积指数的遥感估算结果有很大的影响。因此在利用遥感数据定量估算叶面积指数时,尤其对于山区,不仅要进行地形校正,而且要针对不同的植被类型选择合适的植被指数进行估算。     

一种基于摄像机模型的畸变图象校正方法

一种基于摄像机模型的畸变图象校正方法王亚东丁明跃彭嘉雄（华中理工大学图象识别与人工智能研究所武汉４３００７４）关键词像机模型,像机定标,畸变图象校正．收稿日期１９９４－１１－１４１引言在图象分析和图象匹配中,为了获得大视场图象,需要使用广角镜头．但是...     

利用MODIS卫星资料分析北京地区地表反照率时空分布及变化特征

利用2000～ 2005 年MOD IS 地表双向反照率(MOD43B3) , 植被指数(MOD13A 2) 和地表覆盖类型(MOD12Q 1) 资料, 分析了北京及周边地区地表反照率的时空分布, 计算了2000～ 2005 年平均地表反照率的时间变化。结果表明, 北京城区年平均地表反照率为0. 12, 山区森林(0. 11) 明显小于平原地区(0. 15) , 而永定河流域反照率较大(0. 18) , 这主要是因为永定河流域植被覆盖度较低(植被指数低) , 山区地表反照率季节性变化不明显。2000～ 2005 年6 年的统计回归显示北京平原地区反照率呈略有下降。     

航空影像和TM影像融合及应用研究

航空遥感影像具有地面分辨率高的优势而TM卫星遥感影像具有多光谱优势。介绍了这两种影像融合的原理、方法,并分析了融合影像在制作三维景观图、库区淹没分析及损失评估、退耕还林还草监测、边界勘定、虚拟现实仿真系统中的应用。     

基于同步实测光谱数据的ASTER影像邻近效应校正研究

2008年6月在甘肃省张掖市开展的天-空-地同步大型遥感实验“黑河综合遥感联合实验”中,用自己设计的装置在兰州大学草地观测站开展了卫星同步邻近效应测量实验,用逆最小二乘算法求算了邻近效应校正系数,并将系数应用于影像真实反射率转换方程,对同步获取的ASTER影像进行了邻近效应校正,校正结果影像质量有所改善。将校正的结果影像与SHDOM方程的邻近效应校正结果影像对比,结果表明,经过邻近效应校正系数校正后影像的反射率、归一化植被指数产生较大差异,像元之间的相关性也明显降低。     

光学遥感的山地像元反射率反演模型研究

基于辐射传输理论,结合Minnaert BRDF地形校正,以消除地形起伏对像元方向反射率的影响,进而发展了一种山地像元反射率精确反演模型.以密云水库地区为例,结合ETM遥感影像对该模型进行了实验验证,研究结果表明,通过该模型反演的山地像元反射率精确稳定,显著消除了地形的影响.