TM影像地面二向性的分析及校正方法研究

在影响辐射失真的各种因素中,二向反射特性越来越被人们所重视。本文针对地面二向反射特性造成的辐射失真问题进行深入的研究,从辐射失真的根本角度上补偿色调的差异,使得尽量恢复图像灰度与实际地表辐射的真实对应关系。并采用适合TM影像的Roujean模型进行实验处理,得到了较好的减弱辐射差异的效果。最后采用影像拼接等方法对实验结果进行了分析和评价。     

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。     

一种大气订正的方法：BRDF──大气订正环

本文介绍了一种大气订正的新方法：ＢＲＤＦ──大气订正环，这种方法首先在假设地面是朗伯体的条件下进行大气订正，通过一系列在不同成象几何条件下观测值的订正结果，在ＢＲＤＦ模型库中寻找一种最能描述这些数据的模型，最后根据反演的模型参数进行基于ＢＲＤＦ的大气订正。我们设计了一系列实验，证明了这种方法的有效性和可行性。     

改善MODIS BRDF产品热点效应的方法研究

核驱动的Ross Thick-LiSparse Reciprocal(RTLSR)双向反射函数(BRDF)模型已广泛地应用于MODIS等星载传感器的业务化产品处理中。但是,对于多年MODIS二向反射产品历史数据,如何基于RTMLSR模型发展一种简单有效快速的方法,进行热点效应的校正是一个迫切需要解决的问题。本文提出了一种简单有效的方法,不需要对观测数据重新反演,直接在现有MODIS二向反射产品的基础上进行热点校正,方便用户对历史MODIS二向反射产品的使用。该方法应用POLDER-3/BRDF数据库和部分经MODIS业务化算法筛选的反射率数据进行验证,并与RTLSR模型和RTMLSR模型的结果进行比较,结果表明:(1)该方法比现有的MODIS业务化RTLSR算法,对热点反射率有明显改善,拟合相对误差平均降低了10.12%;(2)该方法相对于RTMLSR模型在热点反射率拟合效果上差别不大,相对误差相差2.10%;(3)该方法对热点和冷点归一化的植被指数(NDHD)的估算效果有一定程度的改善,相对于RTLSR模型降低了约4.99%,与RTMLSR模型的相对误差相差1.32%,该方法对直接应用现有MODIS BRDF产品,基于热点方向反射率反演植被结构参数(如植被聚集指数)的精度提高有现实应用价值。     

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。     

一种新的遥感影像变化检测相对辐射校正方法

分析了相对辐射校正在变化检测中的重要性,以基于植被指数的变化检测为例,比较常用相对辐射校正方法及其对变化检测的影响,并且提出一种基于相关系数稳健的相对辐射校正的新方法。通过试验发现相对辐射校正能够减小多时相遥感图像间由于大气、照度和传感器标度等存在差异而造成的影响,提高了基于植被指数变化检测的精度。自动稳健的相对辐射校正方法能够减少辐射误差,提高植被变化检测的精度,与传统的方法相比具有结果稳定、不容易受到误差干扰的特点。     

评估MODIS的BRDF角度指数产品

应用地表观测的二向性反射数据集和多种MODIS数据产品,通过统计分析,对MODIS的二向性反射角度指数产品进行综合评估,结果表明:(1)MODIS角度指数包含了地表三维结构信息,有望用来反演地表的物理结构参数;(2)MODIS角度指数是内在的三维关系,各向异性因子(Anisotropic Factor:ANIF)和各向异性指数(Anisotropic Index:ANIX)高相关,建议去掉ANIF以精炼MODIS角度指数产品;(3)各向异性平整指数(Anisotropic FlatIndex:AFX)较好地指示了地表基本散射类型的变化,且具有较小的类内方差,对改善特定地表分类精度可能会更有用.     

多角度NOAA卫星数据地面BRDF反射率的大气校正

本文利用连续数天的NOAA卫星数据，采用Rahman地表二向反射模型和基于地面BRDF反射率的大气校正方法反复迭代提取出多个角度大气校正后的图像，并对结果进行了分析。实验结果表明了在多角度遥感定量研究中BRDF大气校正的重要性，大气校正结果与地面实测结果相近，且迭代收敛迅速。     

近海Ⅱ类水体的MODIS影像大气校正方法

利用光谱辐射传输理论对Gordon大气校正算法进行了修正,提出用解析的方法分离红外波段748nm和869 nm的离水辐射量与气溶胶的贡献,实现对近海Ⅱ类水体的大气校正,使之更适用于我国高悬浮泥沙和高气溶胶浓度海区。海上准同步实测数据表明,本文算法的校正精度比传统方法高,且能适用于影像中找不到理想Ⅰ类水体的情况,解决了近海水色数据大气校正问题。     

离散植被冠层的解析混合BRDF模型——MGeoSAIL

根据适合于垂直单角度观测的GeoSAIL模型,改进得到适合于各种角度观测的MGeoSAIL模型。它是几何光学模型和辐射传输模型的结合。具备两种模型的优点使MGeoSAIL模型更具准确性和实用性。其中几何光学模型用来计算场景内不同情况下阴影和光照成分的比例,辐射传输模型(SAIL)考虑冠层内的辐射传输计算得到树冠的反射率和投射率,将其权重加和生成场景反射率。模拟结果表明该模型简单实用,在可见光与近红外波段均能反映出"热点"效应,在近红外波段能描述出"碗边"效应,且更适合于低密度、大个体、不连续稀疏林分冠层的BRDF模拟。     

考虑地物BRDF特性改进后的CBERS-02卫星CCD相机的辐射定标系数

在MODIS数据对CBERS-02卫星CCD相机的交叉辐射定标、获得CCD相机时间系列的辐射定标斜率系数与截距基础上，本文考虑地物BRDF特性的影响，开展了提高CCD相机数据定量化应用的辐射定标数据精度的研究，并提供了比较全的时间系列辐射定标系数。     

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。     

国内外卫星遥感器辐射定标场地特性比较分析

地面辐射场地定标对于提高辐射定标精度具有重要意义,尤其针对没有星上定标设备的卫星遥感器,而决定场地定标精度的重要因素之一即为场地的光学、地表、气象条件等特性。介绍了定标场地选择标准及评价因素、国内外主要定标场地特性及其比较,并分析总结了这些场地的利弊,探讨了今后外场辐射定标场地建设、辐射定标精度的提高及做法。     

Landsat-8遥感影像的BRDF校正研究

BRDF校正能消除Landsat-8遥感影像中由于太阳角、观测角与真实角度偏差引起的色差不一致,因此本文对多种体散射核与几何光学核的组合进行研究,在选用最佳核函数组合的基础上,采用改进的误差模型求解BRDF校正参数,最后完成Landsat-8影像的BRDF校正。实验结果表明:Ross Thick核和Li-Sparse核为BRDF模型的最佳核组合,并且利用改进的平差模型能提高解算精度,经过BRDF校正后,影像的"二向反射"现象得到明显改善。     

Inter- and intra-annual variations of clumping index derived from the MODIS BRDF product

Clumping index quantifies the level of foliage aggregation, relative to a random distribution, and is a key structural parameter of plant canopies and is widely used in ecological and meteorological models. In this study, the inter- and intra-annual variations in clumping index values, derived from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) BRDF product, are investigated at six forest sites, including conifer forests, a mixed deciduous forest and an oak-savanna system. We find that the clumping index displays large seasonal variation, particularly for the deciduous sites, with the magnitude in clumping index values at each site comparable on an intra-annual basis, and the seasonality of clumping index well captured after noise removal. For broadleaved and mixed forest sites, minimum clumping index values are usually found during the season when leaf area index is at its maximum. The magnitude of MODIS clumping index is validated by ground data collected from 17 sites. Validation shows that the MODIS clumping index can explain 75% of variance in measured values (bias = 0.03 and rmse = 0.08), although with a narrower amplitude in variation. This study suggests that the MODIS BRDF product has the potential to produce good seasonal trajectories of clumping index values, but with an improved estimation of background reflectance.     

光学有效载荷高精度绝对辐射定标技术研究

随着多波段、多平台、高光谱分辨率遥感仪器的迅速发展,要求光谱辐射定标技术具有前所未有的高精度和长期测量稳定性。目前,传统辐射定标方法的精度已逐渐难以满足定量遥感应用的需求。本文提出了一种新型基于辐亮度标准探测器的高精度光谱辐射定标先进方法和技术,由于该方法可直接溯源至低温绝对辐射计,其绝对精度和长期稳定性优于传统的基于标准光源法,是提高中国目前光学遥感器实验室、星上和场地替代定标精度的有效途径。该方法已两次成功应用于中国“FY-2”气象卫星04和05星发射前外场定标,实际应用效果表明,它能够有效提高中国卫星遥感器的外场定标精度,对改善中国当前卫星遥感器各阶段定标精度,具有潜在的应用价值。     

MODIS二向反射模型方差函数的研究与应用

地表二向性反射分布函数(BRDF)是表征地物反射随太阳和观测方向变化的物理量。在统计意义上,BRDF表示均值统计量,BRVF(Bidirectional Reflectance Variance Function)表示方差统计量,它们对研究地表各向异性反射特征有着重要意义。本文首先采用误差传播理论,推导出基于MODIS BRDF模型的BRVF表达形式。研究结果表明,BRVF的空间分布模式主要由几何光学核Kgeo和体散射核Kvol的一次项和二次项权重和决定。然后利用EOS地面验证核心站点(EOS Land Validation Core Sites)的MODIS BRDF产品,对BRVF空间分布模式随地表类型、光谱波段和观测角度范围进行验证。验证结果表明,基于MODIS BRDF产品的验证与理论推导有较好的一致性。BRVF空间分布模式和地表类型有关,通常在热点处有一个峰值。在大观测天顶角(60°)下,BRVF随着角度的增大而增大。BRVF在近红外波段整体上大于红波段,表明其波段依赖性。最后,将上述理论成果初步应用于69组地表测量数据的模拟中。模拟结果表明,当大角度缺少观测数据时,模型外延所引起的方向反射方差显著增大,对地表反照率的反演精度和不确定性有较大影响。其中,红波段的白天空反照率的相对误差最大可达38.26%。本研究对利用小角度观测数据进行地表反照率反演的不确定性分析有指导意义;对大角度观测数据缺失情况下,先验知识在地表反照率的反演应用可提供有意义的理论支撑。