应用核驱动BRDF模型与AVHRR数据监测撒哈拉土壤表面动态变化(英文)

将要用来处理来自即将开始运行的ＥＯＳＭＯＤＩＳ和ＭＩＳＲ仪器的ＢＲＤＦ／反照率乘积的反照率反演程序包中的ＢＲＤＦ模型在该文中被用来对来自ＡＶＨＲＲ数据的ＳＡＨＥＬ地区的方向反射数据进行建模。模型被证明能够很好地描述观测到的数据。同时也讨论了核的选择和导出模型的参数所含的信息内容等问题。     

用航空POLDER测量仪获取的方向性信息增强对北方森林冠层的识别(英文)

ＰＯＬＤＥＲ（地球反射极化和方向）仪器在ＢＯＲＥＡＳ实验中曾搭载ＮＡＳＡ的一架Ｃ１３０飞机飞行。在ＢＯＲＥＡＳ的南部地区，ＰＯＬＤＥＲ获取了各种实验场地上的ＢＲＤＦ测量值。森林覆盖地区的大的热点特征，以及十个地区上的镜面反射分量得到了描述。该文通过ＰＯＬＤＥＲ的测量数据，对向常规的光谱特征中加入通过遥感获得的方向性特征后，对各种森林覆盖的分类和区分能力的提高给出了定量化的解。当将方向信息加入常规光谱信息后，采用无监督分类时，类间耦合矩阵的各项显著减小（减小倍数为２－５倍）。这一事实证明了用遥感方向特征可以增强对ＢＯＲＥＡＬ森林覆盖的区分能力。     

基于航天与航空多角度观测提取二向性反射系数与方向半球反射信息(英文)

ＭＩＳＲ计划于１９９８年搭载ＥＯＳ的ＡＭ１平台发射升空。目前我们利用仿真数据和现在已有的机载ＡＳＡＳ多角度数据来测试分析ＭＩＳＲ数据所需要的算法。ＭＩＳＲ数据的处理可以分为３个主要的顺序执行的阶段。第一阶段的作用是提取景上空的必要的大气特性。第一阶段处理的结果可以被第二阶段用来一个象素一个象素地从景中提取表面光谱ＨＤＲＦ。最后，在第三阶段中，第二阶段获得的ＨＲＤＦ被用来对一个３参数ＢＲＦ模型进行线性化，以便提取对应的ＢＲＦ。我们给出了基于仿真ＭＩＳＲ数据的提取算法的结果。     

雪盖方向反射的多角度测量(英文)

雪域和表面反照率的精确测量对于推进人们认识全球气候系统非常重要。这是因为大面积雪盖的高反射特性（北半球的冬季，雪可覆盖到４０％的陆地表面）。雪的反射随太阳光线入射角度和观测角度的变化而变化。我们已采用具有不同空间分辨率的可见光传感器来获得雪的参数。目前，从卫星观测器能获得的只是天底观测方向反射数据，因此需要用多角度进行观测来获得雪域的半球反射率。我们建议用包括不同观测角信息和多极化信息的ＰＯＬＤＥＲ数据来研究雪域的方向反射。载于ＡＤＥＯＳ１卫星上的ＰＯＬＤＥＲ已于１９９６年８月成功发射。但目前仍不具备ＰＯＬＤＥＲ数据，我们研究采用的是从可定向的机载分光辐射谱仪获得的ＡＳＡＳ数据。从Ｍｏｎｔａｔａ冰河国家公园采集的数据显示出很强的角度依赖性。初步的结果证实了雪反射的各向异性。对雪盖ＢＲＤＦ认识是以后的发展真实反照率模型的关键。     

用多角度遥感观测和BRDF模型对植物状况诊断评估(英文)

用遥感技术进行植物评估可与光谱植被指数联系起来，如规一化差分植被指数ＮＤＶＩ。ＮＤＶＩ值的变化一般被认为是植被数量和密度的变化，但直接与植物生长状况有关的植物光谱特性也会导致光谱植被指数的变化。因此，低植被指数可能由于低密度或肥料不足二者之一或共同造成。这会限制植被指数作为监测手段的使用。二向反射分布函数ＢＲＤＦ模型把植物密度和光学特性区别对待，因而它有助于植物状况的客观评估。在这项研究中，我们测量了两个冬小麦冠层多角度光谱反射：一个氮肥充足，一个贫乏。这些测量随后用于ＢＲＤＦ的反演，来估计光学特性和植物密度。结果表明，同时获得这两种参数是可行的。因此，用ＢＲＤＦ和多角度遥感测量手段进行氮肥养料有关的植物状况诊断分析是可能的。结果也显示出这种方法中如反演和计算时间所带来的一些局限性。     

内蒙古辐射校正场特性评价与应用潜力分析

利用2010年6月在内蒙古贡格尔辐射校正场(简称内蒙古辐射校正场)实测的地表反射率和大气气溶胶数据,分析了该辐射校正场的地表反射率和大气气溶胶特性,并与敦煌辐射校正场相关数据进行了对比分析.结果表明:内蒙古辐射校正场地表反射率的相对方差小于5％,表现出较好的均一性;在天气晴朗的情况下,各通道的大气气溶胶光学厚度可达0....     

NOAA AVHRR 1B数据的几何精纠正

文文在对ＮＯＡＡ－ＡＶＨＲＲ像元畸变特点分析和ＩＢ格式中的定位数据质量评价基础上，确定ＩＢ格式中的定位数据。尽管绝对精度很差，但相对精度较好，可以用来进行像元的相对定位，确定像元的大小和形状，在此基础上，提出了ＮＯＡＡ－ＡＶＨＲＲ像元畸变校正方法。校正后的图像经多项式纠正后，多时相复合和与辅助数据相复合的效果很好，误差为半个像元级。     

空间VLBI较差测量

本文探讨了空间ＶＬＢＩ较差测量的基本原理和数学模型，对类星体和脉冲星的较差测量进行了分析，列出了ＲＡＤＩＯＡＳＴＲＯＮ空间ＶＬＢＩ站可能观测到的脉冲星。     

用EOS MODIS和MISR数据计算全球BRDF和反照率(英文)

用空间分辨率为１ｋｍ的ＭＯＤＩＳ和ＭＩＳＲ数据可计算１６天ＢＲＤＦ和反照率产品，该文证明了在多数采样条件下，用ＭＯＤＩＳ／ＭＩＳＲ角度采样的ＢＲＤＦ和反照率反演精度在５到１０个百分点以内。     

表面BRDF反射率大气纠正的敏感度分析(英文)

该文系统地研究了ＢＲＤＦ反演和大气纠正的关系。研究中用到了ＭＯＤＩＳ的大气纠正法，而且，对于不同的植被类型和气溶胶光学深度用到了ＭＯＤＩＳ和ＭＩＳＲ的角度采样。结果显示在大气纠正中考虑ＢＲＤＦ表面各向异性是必要的，而且表面ＢＲＤＦ的反演和大气纠正可以迭代进行，大量模拟证明这一迭代收敛迅速。     

一种获取野外实测目标物BRDF的方法

目标物的二向性反射特性,无论是在遥感模型还是在遥感反演中都扮演着重要的角色,因此,选用正确的方法获得自然条件下目标物的二向性反射特性是遥感定量分析的基石。长期以来,人们往往用在自然条件下（即太阳直射光和天空漫射光同时存在）测得的双向反射率因子（Bidirectional Reflectance Factor,BRF）作为对目标物反射特性的表述,但定义BRF时,对外来辐射环境（即入射辐射亮度的空间分布函数）没有做出明确的规定,事实上,这样测得的BRF值与辐射环境有关,用它来描述目标物的反射特性是不妥当的。本文通过野外测量证实了上述观点,还证明了双向反射率分布函数（Bidirectional Reflectance Distribution Function,BRDF）与辐射环境无关的事实。同时本文也为读者提供了一种获得野外实测目标物BRDF的方法。实验证明,使用该方法能较准确地获得目标物在自然条件下的BRDF。     

MISR和MODIS二向性反射数据产品的对比分析

利用4种地表类型共16个地面站点的MISR 9个角度反射率数据产品和MODIS反射率数据产品(MOD09A1), 对比两种传感器获取的地表方向反射观测数据和用BRDF模型参数产品计算的方向反射数据, 分析了这两种BRDF模型参数的外推能力。研究结果表明: (1) MISR和MODIS BRDF模型参数数据产品都具有一定的对观测数据以外方向反射的外推能力, 相比用MISR BRDF模型参数数据外推到相应MODIS观测角度方向反射的结果一致性较强。(2) 采用两种BRDF模型参数推算的方向反射率与观测数据的接近程度有随观测天顶角的增大而减弱的趋势, 在观测天顶角较小时一致性较好。(3) 所用数据处理结果显示, MODIS BRDF模型参数数据产品在近垂直主平面方向反射率推算结果相比近主平面方向的推算结果更接近观测数据。     

The impact of size variations in the ground instantaneous field of view of pixels on MODIS BRDF modelling

Bidirectional reflectance distribution functions (BRDF) seek to represent surface reflectance anisotropy resulting from surface physical structure and changes in a satellite sensor’s view and solar illumination angles. NASA’s MODerate resolution imaging spectroradiometer (MODIS) is a wide field of view sensor that generates observations over a large range of view angles. Based on MODIS observations, a BRDF product and several sub-products have been developed by MODIS science teams, i.e. the MCD43 product suite. Variations in pixels’ ground instantaneous field of view (GIFOV), i.e. the size of a pixel’s footprint on the ground, is a well known effect associated with wide field of view sensors such as MODIS, but is not specifically considered in the MODIS BRDF algorithm nor has research been undertaken into its effects on MODIS BRDF modelling. This paper introduces two metrics to examine the relationship between reflectance variations associated with changes in MODIS pixels’ GIFOV and the MODIS BRDF (MCD43) product. These metrics are applied to four different study areas and epochs across the Australian continent. The two metrics are shown to be well correlated (mean correlation coefficient of 0.81 for the four study areas); suggesting that variations in pixels’ GIFOV are a consistent, non-random source of variance in MODIS BRDF modelling. The results contained in this paper suggest that all downstream products which include MODIS BRDF processing in their derivation and results directly based on MODIS BRDF processing may need to be reassessed.     

针叶林冠层热点及多角度无人机遥感观测及特征分析

多角度遥感观测是研究植被冠层BRDF (Bidirectional Reflectance Distribution Function)特性的重要手段,但目前对森林冠层进行连续间隔采样的多角度遥感观测及数据较少,热点方向的观测尤为缺乏。本研究基于无人机多角度高光谱成像系统,在主平面上对针叶林冠层以等角度连续间隔采样进行多角度观测,获取了主平面上多角度(包括热点和暗点)高光谱影像,并将观测结果与四尺度几何光学模型模拟结果进行对比分析。多角度观测获取的植被冠层反射率呈现出典型的植被方向反射特征,后向大部分角度观测的冠层反射率高于前向,在热点处出现峰值,在暗点附近方向出现最低值,观测天顶角VZA (View Zenith Angle)较大时表现出明显的"碗边效应"。结果表明:(1)观测的针叶林冠层反射率及BRDF特性与四尺度模型模拟基本一致,但红光波段模拟的热点反射率稍低于观测,前向观测VZA较大时模拟与观测结果差异稍大;(2)冠层结构及叶片光学特性的差异会导致观测到的BRDF特征不同;(3)观测的针叶林冠层BRDF呈现明显的光谱效应,不同波段呈现的各向异性特性不同,红光波段各向异性最强,近红外波段最弱;(4) BRDF的光谱效应差异导致观测到的植被指数也表现出各向异性,NDVI (Normalized Difference Vegetation Index)、PRI (Photochemical Reflectance Index)和MTCI(MERIS Terrestrial Chlorophyll Index)在热点方向最低,EVI (Enhanced Vegetation Index)在热点方向最高。本研究中无人机多角度成像观测提供的角度和高光谱信息,尤其是热点和暗点信息,在地物识别及分类、植被冠层结构反演及碳循环关键参数获取等研究方面具有较好的应用前景,在其它地物反射或热辐射等方向性特性研究中也具有较大的潜力。     

地物二向性反射几何光学模型和观测的进展

本文介绍了地物的二向性反射分布函数(BRDF)及共数学模型,讨论了BRDF的某种特定子集与地物结构的某些重要特征之间的关系,即地物结构的方向描述BRDF的方向谱,作者选择并定义了信息量最为丰富的两个子集。即主平面子集和主锥面子集。还介绍了观测上的最新进展。     

Evaluating the potential of multi-view data extraction from small Unmanned Aerial Systems (UASs) for object-based classification for Wetland land covers

Unmanned Aerial Systems (UASs) have the potential to provide multi-view data, but the approaches used to extract the multi-view data from UAS and investigation of their use in image classification are currently unavailable in publications to our best knowledge. This study presents a method that combines collinearity equations and a two-phase optimization procedure to automatically project a point from real world coordinate system of an orthoimage to UAS image coordinate system (row and column numbers) to be used in multi-view data extraction. The results show average errors for the computed UAS column and row numbers were 1.6 and 1.8 pixels respectively evaluated with leave-one-out method. Based on this algorithm, it’s also for the first time that object-based multi-view data were extracted and presented, and the potential of using the multi-view data to aid Geographic Object-Based Image Analysis(GEOBIA) through bidirectional reflectance distribution function (BRDF) modelling was evaluated with two representatives of BRDFs, the Rahman-Pinty-Verstraete(RPV) and Ross-Thick-LiSparse (RTLS). Our results indicate the RPV model tends to overestimate the bidirectional reflectance for land cover types with high reflectance, while perform well for those with relatively low reflectance in our study area. To test the impact of using multi-view data on image classification, we extracted parameters from BRDF models and used these parameters as object features for object-based classification. The 10-fold cross validation results show that the 3-parameter RTLS significantly improved overall accuracy compared to the classifications relying only on the orthoimage features, while other BRDF models did not show significant improvements, raising the needs to develop new methods to better utilize the multi-view information in GEOIBA in the future.     

利用MODIS BRDF估算中国东北森林背景反射率——以大兴安岭加格达奇地区为例

基于MODIS二向反射分布函数(BRDF)模型参数产品数据,利用4-scale模型建立查找表,以中国东北大兴安岭加格达奇地区为研究区,反演森林背景反射率,并分析不同森林类型二向反射与背景反射率特性及其季节变化。研究结果表明:(1)研究区针叶林和混交林二向反射特征较为相似,夏季阔叶林在红光波段的二向反射率值均低于针叶林和混交林,而在近红外波段则相反;不同森林类型二向反射率均存在明显的季节变化,其中阔叶林二向反射率季节变化最为明显;(2)研究区夏季森林背景反射率在红光波段较低,均在0.1以下,近红外波段背景反射率普遍高于0.3,且空间差异较大;(3)不同森林类型的背景反射率季节变化趋势大致相同,但变化幅度存在差异:阔叶林的背景反射率值季节差异最大,尤其在近红外波段。     

地物的二向性反射和方向谱特征

本文简要介绍了地物二向性反射的概念及其与地物三维空间结构之间的关系。本文建议在建立高分辨率地物波谱数据库的同时,开展不同类型地物BRDF模型的研究。否则耗资巨大的数据库仍不能有效地应用于结构千变万化的环境遥感。     

一个植被双向反射模式的反演控制试验

利用地面遥感观测数据,对一个浑浊介质假定下的植被双向反射模式,增加了对太阳漫射辐射因素处理,在可见光波段上,进行了系列模式反演试验。这些试验有助于完善植被双向反射模式中物理过程的描述,了解模式反演过程的控制和选择合适遥感观测数据进行模式反演。分析试验结果发现：（１） 对 Ｌ Ａ Ｉ进行初值预估有利于获得较好的植被双向反射模式反演结果。（２） 加入植被对太阳漫射辐射的反射过程描述,可以使植被双向反射模式的反演结果更加合理。（３） 使用在太阳天顶角不太大（ ＜ ４５°） 和太阳方位角偏离１８０°不多（ ＜ ４５°） 观测条件下得到的遥感数据,可以使植被双向反射模式的反演结果较好。（４） 在３１°—６１°的太阳天顶角范围和１３６°—２５８°的太阳方位角范围内,多角度观测使太阳天顶角和方位角因素对 Ｌ Ａ Ｉ反演结果的影响不显著。（５） 当太阳漫射辐射的份额不大时,对 Ｌ Ａ Ｉ反演结果的影响不显著。如果只针对 Ｌ Ａ Ｉ,那么对反演植被双向反射模式所应用的地面遥感数据可以不进行大气校正处理,这样的结果虽然是从对地面遥感数据的处理中获得的,仍然对卫星遥感的观测时段选择和卫星遥感数据的选取和分析有一定的价值。     

双冠层反射率模型分析各向异性平整指数(AFX)对植被参数的敏感性

二向反射分布函数包含地表反射的方向性特征信息。研究二向反射分布函数BRDF(Bidirectional Reflectance Distribution Function)形状对植被结构参数的敏感性,有助于理解植被的二向性反射规律,进而反演植被参数。本文耦合双冠层反射率模型和核驱动的罗斯厚核-李氏稀疏互易核模型,利用EFAST全局敏感性分析方法,以各向异性平整指数为BRDF形状变化的衡量指标,研究了不同天空光比例(SKYL)下,各向异性平整指数AFX对植被参数敏感度的变化,以及SKYL=0.1时AFX的敏感性。结果表明:(1)在红波段,上、下层叶面积指数、上层叶绿素含量,以及上层叶倾角分布是AFX的敏感参数,在近红外波段,上、下层叶面积指数LAI是AFX的敏感参数。(2)冠层尺度上的参数敏感度总体大于叶片尺度。(3)晴天时(SKYL=0.1),红波段主敏感度较大的参数分别是上层LAI、上层叶倾角分布和下层叶片结构参数,近红外波段主敏感度较大的参数主要是上、下层LAI。