中国地区MODIS反照率两种反演结果的比较

以2002-2004年中国地区Terra MODIS数据开展对照反演试验,获得大范围具有相同时空代表性的反照率全反演结果和当量反演结果,统计分析MODIS反照率两种反演结果的差异,结果表明:在MODIS 1-7波段及可见光、近红外和短波波段,黑空反照率、白空反照率的当量反演结果与全反演结果的绝对偏差均小于0.05,且黑空反照率两种反演结果的绝对偏差明显小于白空反照率两种反演结果的绝对偏差;MODIS反照率两种反演结果在红外波段的绝对偏差大于其在可见光波段的绝对偏差;夏季MODIS反照率两种反演结果的绝对偏差最大,秋季则最小.     

青藏高原GLASS地表反照率产品精度分析

应用2003年青藏高原3个站点的地表反照率观测结果,对比分析了GLASS(Global LAnd Surface Satellites)地表反照率1 km×1 km分辨率产品的精度,结果表明,GLASS黑空反照率、白空反照率与地表反照率地面观测结果的总体变化趋势基本一致,能够有效地反映实际地表状态的变化;局地积雪和云覆盖对GLASS地表反照率产品的精度影响较大,云覆盖导致GLASS地表反照率可能比实际地表反照率高;消除云覆盖和局地积雪的影响后,GLASS黑空反照率、白空反照率与地表反照率地面观测结果的均方根误差显著降低,分别为0.0155和0.0190。     

青藏高原纳木错站地表反照率观测与MODIS资料的对比分析

利用中国科学院纳木错多圈层相互作用综合观测研究站内太阳光度计观测的大气气溶胶光学厚度和整层气柱水汽总量,作为大气辐射传输模式的输入参数,模拟计算了2007年5月—2008年8月无雪期晴空条件下,正午时段该站的太阳总辐射和散射辐射,得到两者的比例S。基于MODIS发布的MCD43B3产品中的短波段黑空和白空反照率以及比例S,计算得到实际大气条件下地表反照率的卫星反演值,进而与地面观测值进行对比分析。结果显示,两者没有显著差别,可以满足气候模式对地表反照率绝对偏差为0.02的精度要求,且均方根偏差约为0.0156,最大偏差为0.046。雨季纳木错站的土壤含水量增加,使得该站晴空时观测的5 min平均地表反照率呈线性下降。     

青藏高原地区MODIS反照率两种反演结果差异的对比分析

采用对照反演比法对比分析了青藏高原地区相同时空条件下的MODIS反照率当量反演结果和全反演结果的差异。利用2002—2004年青藏高原地区Terra MODIS数据开展的对照反演试验表明:(1)黑空反射率BSA两种反演结果的绝对偏差小于0.03,白空反射率WSA两种反演结果的绝对偏差约为0.04;BSA两种反演结果绝对偏差的标准差约为0.05,而WSA的则更大。(2)BSA两种反演结果和WSA两种反演结果的绝对偏差及其标准差均存在一定的年际差异。(3)可见光区反照率两种反演结果的绝对偏差及其标准差一般大于红外光区两种反演结果的绝对偏差及其标准差。(4)两种地表反照率反演结果的绝对偏差及其标准差在青藏高原地区三种主要地表类型的差异不大。     

青藏高原MODIS地表反照率反演质量分析

为了更加全面地了解青藏高原MODIS地表反照率的反演质量,利用2003-2013年MODIS地表反照率数据MCD43B2统计分析了该产品在青藏高原的反演效率和反演质量。结果表明:(1)各周期的平均反演效率均超过80%,冬、夏季节的反演效率较低,春、秋季节则较高,最高可达90%以上;(2)所有反演结果中,高质量全反演结果的比例最高,且在春、秋季节较高,最高约为80%,而冬、夏季节较低,最低时略高于50%;(3)"无雪"状态反演结果的平均比例介于70%~95%,且以高质量全反演结果为主,而"积雪"状态反演结果的平均比例约为10%,且以当量反演结果为主。这些结果表明该产品可以为青藏高原绝大部分区域提供时空分布连续的高精度地表反照率,但冬、夏季节的反演效率和反演结果的精度,以及"积雪"状态下反演结果的精度,都还有待提高。     

藏北高原GlobAlbedo地表反照率的精度分析

为了分析欧洲航天局多星观测数据联合反演的全球地表反照率产品Glob Albedo在青藏高原的反演精度,促进其在青藏高原地—气相互作用研究中的应用,利用藏北高原BJ站和西大滩站观测的上行和下行太阳短波辐射资料,对比分析了Glob Albedo的精度,并与MODIS地表反照率产品MCD43B3进行了比较。结果表明:空间分辨率1 km的Glob Albedo短波波段(0.3~5.0μm)的地表反照率与地面观测结果总体上具有较好的一致性,但是精度受积雪覆盖比例的影响较大。积雪覆盖比例0.1时,Glob Albedo短波波段的地表反照率与高质量地面观测结果的均方根误差介于0.0100~0.0218,Glob Albedo的精度完全能够满足气候和陆面模式的精度要求。反之,它们的均方根误差介于0.0252~0.1461,存在较大的不确定性。对比Glob Albedo和MCD43B3,前者的精度略高于后者:Glob Albedo短波波段地表反照率与高质量地面观测结果的均方根误差介于0.0195~0.0959,MCD43B3短波波段地表反照率与高质量地面观测结果的均方根误差介于0.0273~0.1269。     

青藏高原MODIS地表反照率反演结果的空间分布

为了促进MODIS地表反照率产品的应用及其反演算法的改进,应用MODIS地表反照率反演质量数据MCD43B2,并结合数字海拔高程模型DEM(Digital Elevation Model)数据和MODIS地表覆盖类型数据MOD12Q1,统计分析了2003-2013年青藏高原MODIS地表反照率不同反演结果的空间分布情况,结果表明:(1)MODIS地表反照率全反演结果主要分布在中西部和北部,春季全反演结果的概率超过80%,夏季向西北收缩且概率降低,秋季高概率全反演结果的范围最大、冬季最小。(2)冬季高概率当量反演结果主要分布在青藏高原西北、东南两翼,其他季节主要分布在昌都、那曲、林芝、山南地区和拉萨市。(3)在山南地区中东部、林芝及其与昌都地区交界处构成的"入"字形区域,四季无反演结果的概率都比较高,最高可达100%。(4)全反演结果的概率随海拔的增加呈下降趋势,当量反演结果则相反,无反演结果的概率在各海拔区间都较恒定且不超过10%。(5)在三种主要地表类型中,开放灌木区和裸土稀疏植被区全反演结果的概率高于草地,约为70%;草地当量反演结果的概率最高,约为30%;三者无反演结果的概率大致相当,均不足10%。以上结果表明青藏高原地区MODIS地表反照率反演质量的空间分布具有较为明显的地域特征,并且与海拔和地表覆盖类型存在一定的联系。     

青藏高原MODIS地表反照率和GLASS地表反照率的对比分析

对比分析了青藏高原MODIS地表反照率产品和GLASS地表反照率产品的空间分布连续性、高质量反演结果的比例,应用青藏高原CAMP/Tibet试验期间的高精度观测数据评估了两种产品的精度,通过人工目视解译MODIS地表反射率图像并结合MODIS积雪产品分析了影响两种产品精度的原因,结果表明：1）GLASS地表反照率产品具有比MODIS地表反照率产品更好的空间分布连续性和更高的反演质量;2）绝大多数时段内两种产品都能与地面观测结果保持较好的一致性,能准确地反映地表反照率的异常变化过程;3）局地积雪是影响两种产品精度的重要因素之一;4）积雪条件下,GLASS地表反照率反演算法比MODIS地表反照率反演算法更具优势。研究结果有助于促进人们对地表反照率卫星遥感反演产品的认识,改进青藏高原地表反照率卫星遥感反演算法,提高青藏高原地表反照率卫星遥感反演结果的精度、反演质量和空间分布连续性。     

中国地区MODIS地表反照率反演结果的时空分布研究

应用2003—2015年MODIS地表反照率反演质量数据MCD43A2,统计分析中国地区MODIS地表反照率反演质量的时空分布特征,结果表明:1)中国地区MODIS地表反照率反演质量在空间分布上具有明显的差异,高质量全反演结果(质量标记0)主要分布在东北、华北、西北地区和西南地区的中西部;当量反演结果(质量标记3)主要分布在华东、华中、华南地区和西南地区的中东部;填充值(质量标记15)主要分布在华中、华南、华东地区及西南地区的部分区域。2)在东北、华北和西北地区,只有春、夏和秋季才有超过60%的区域可能获得高精度MODIS地表反照率;可能获得高精度M ODIS地表反照率的区域,在西南地区全年各时段都只有40%~60%,在华东、华中和华南地区全年各时段都不足20%。3)各地当量反演结果的比例一般不足50%,华东和华中地区夏季和秋季当量反演结果的比例超过40%;4)华中和华东地区夏季和冬季,以及华南地区春、夏和冬季,填充值的比例超过50%,华南和华中地区最高甚至超过80%。     

一种反演气溶胶光学厚度的改进方法

该文提出了一种简单快速反演气溶胶光学厚度的方法,该算法对地表反照率的处理与MODIS V5.2算法相同,但气溶胶谱分布假定为Junge谱,设置了新的气溶胶参数。应用2006年9月6日—2008年6月10日太湖MODIS观测资料和2008年5月20日—2009年7月6日香河MODIS观测资料进行反演,并将反演结果与AERONET (AErosol RObotic NETwork) 站点资料进行对比,以检验算法的适用性和精度。对比结果显示:该算法在太湖的反演结果与AERONET太湖站反演结果对比的标准偏差为0.429,而MODIS卫星AOD产品与AERONET太湖站反演结果对比的标准偏差为0.693;相应在香河的两种反演结果与地面观测对比的标准偏差分别为0.493和0.542。该算法的反演误差小于MODIS现行算法,反演结果合理,具有较好的适用性,说明这种方法在这两个区域具有更高的反演精度。     

MODIS反演多云地区地表反照率的一种新方法及其反演试验

在参考国内外卫星遥感反演地表反照率方法的基础上，提出了一种反演多云地区地表反照率的新方法，称之为组合反演法。对于受云影响而无法获得足够的晴空观测数据的像素点，在遥感地表分类数据和归一化植被指数（NDVI） 数据的辅助下，在其周围的有限范围内选择与其具有相同BRDF形状的像素点，将它们在观测角度上互为补充的晴空观测数据组合成对同一个BRDF形状的一组多角度观测数据，达到一定数量后直接利用线性的RossThick-LiSparse互易核驱动模型反演二向反射分布函数（BRDF）参数。然后，根据“16天”期间平均的当地正午太阳高度角计算反照率。选择青藏高原地区2004年6～8月间5组“16天”的Terra MODIS数据进行的反演试验表明，该方法不仅具有反演多云地区地表反照率的能力，而且能够更好地反映实际的地表信息，反演结果的精度与美国MOD43产品的精度相当。     

Evaluating aerosol optical properties observed by ground-based and satellite remote sensing over the Mediterranean and the Middle East in 2006

This study evaluates the spatial and temporal variation of the aerosol optical depth (AOD), the particle size characteristics (Ångström coefficients) and single scattering albedos during selected episodes over the Mediterranean area in 2006, based on independent observational datasets. We compare the satellite data of MODIS and MISR with those of the ground-based AERONET and in situ measurements. In general the yearly mean MODIS and MISR AODs as well as their temporal variation are in good agreement with AERONET. The highest AODs are caused by mineral dust outbreaks and the accumulation of anthropogenic aerosols during stagnant meteorological conditions. The comparison of MODIS with MISR aerosol optical properties for June corroborates that the AODs, Ångström coefficients and single scattering albedos agree well, and indicates the presence of high dust loads over the Mediterranean. Later in summer, however, MISR AOD is generally lower than MODIS, which is consistent with previous studies that show that MISR tends to underestimate and MODIS tends to overestimate AOD over land when compared to AERONET observations. Comparing MODIS Aqua Deep Blue with MISR for June over the Saharan desert reveals some differences in the location and the maxima of the AODs. Over the eastern Mediterranean highest dust loads occur during spring and autumn. Biomass burning activities around the Black Sea during July and August cause high AODs (e.g. by agricultural waste burning), and the particulate pollution is transported to the eastern Mediterranean and the Middle East by the prevailing northerly Etesian winds.     

从NOAA卫星AVHRR资料反演中国区域地表反照率

由NOAA卫星AVHRR短波通道1、2反射率反演地表反照率需要3个反演模式,分别是窄-宽波段反射率转换模式、大气顶双向反射模式、大气订正模式.基于模式和国家卫星气象中心接收处理的NOAA-18 AVHRR1B数据,处理了2006年1月至2010年12月的中国区域地表反照率,由于云的影响,15天合成技术用来形成周期为15天的地表反照率数据文件.2006年、2010年2年的处理结果与MODIS同类产品对比,RMS为0.028～0.074、相关系数为0.76～0.93,误差较大出现在冬季,原因是两者15天合成方法不同;5年的日平均地表反照率与21个中国地面气象一级辐射站的观测测值作对比,结果是：RMS为0.053、相关系数为0.88.反演模式系统误差以及云和气溶胶影响是卫星反演地表反照率的主要误差来源.     

利用ASTER数据反演南京城市地表温度

利用针对ASTER数据的分裂窗算法,反演了南京城市地表温度,并用实际观测资料和同步的MODIS数据对反演结果进行了验证,结果表明：基于ASTER数据的地表温度反演结果与实际观测资料相差0.9℃,与MODIS数据的反演结果具有较好的空间一致性;基于ASTER数据反演的当日南京地表温度在23～56℃范围内,城市地表温度普遍高于35℃,市内公园地表温度略低,多位于30～35℃,长江水体温度低于30℃,地表温度存在明显的空间差异;南京城市夏季白天存在明显＂热岛效应＂,热岛强度的空间差异与南京城市发展、规划有关。     

基于MODIS遥感数据的混合像元分解技术研究和应用

使用郑州市MODIS（Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer）遥感数据,运用线性混合模型,对MODIS遥感数据进行混合像元分解技术研究。探讨了MODIS遥感数据的预处理、线性光谱分解模型、图像端元组分反射率的求取方法。把结果与分辨率较高的Landsat ETM＋图像分类结果进行对比,并根据得到的均方根误差（RMS;Root Mean Square）进行分析表明,利用这种像元分解方法得到的结果较为理想,MODIS数据可以有效地应用于遥感动态监测和土地覆盖分类研究。     

不同天气条件下地基微波辐射计探测性能比对

利用探空数据和毫米波云雷达数据,对在大气探测试验基地同址观测的国内外3种型号地基微波辐射计进行1年（2016年10月—2017年9月）的比对分析,重点分析不同型号地基微波辐射计在晴空和云天下温、湿观测性能特征。结果表明:3种型号地基微波辐射计温度与探空相关系数均超过0.98,达到0.01显著性水平;晴空条件下,德国及国产地基微波辐射计温度平均误差均在±1℃以内（前者为负偏差,后者为正偏差）,误差较小,美国地基微波辐射计系统偏差约为-1.8℃;3种型号地基微波辐射计均方根误差随高度递增,整体均方根误差以德国地基微波辐射计2.2℃为最小,美国地基微波辐射计3.8℃为最大;在有云条件下,3种型号地基微波辐射计平均误差分布较晴空条件下无明显变化,均方根误差较晴空条件有约增加0.5℃。3种型号地基微波辐射计均呈晴空相对湿度误差小于云天误差,低空误差小于中高空误差的特点;晴空条件下,美国与国产地基微波辐射计相对湿度均方根误差分别为15%和18%左右,小于德国地基微波辐射计;云天条件下3种型号微波辐射计均方根误差均较大（26%左右）。     

火灾遥感监测实例分析

选取了10个新疆火灾EOS／MODIS卫星遥感监测实例,在分析MODIS光谱数据的基础上,结合火场实况,进行了深入研究,结果表明：①由RGB 7．2．1通道合成影像可以发现火场。利用21～31通道差,可确定火场,但当中红外各通道不饱和时,则选择20～31通道差更为有效。截取MODIS光谱数据分析窗,做相应的判识则是最有效的手段。②火点判识参数（阀值）要根据气候和地理的不同来调整,灵活准确的调整参数是发现火点的关键。③将7通道、21通道数据点对点像元重合,可以判断火势当前位置和移动方向。④火灾遥感监测只能提供即时火场面积,通过截取光谱数据分析窗,计算火区像元数,即可估算即时火场面积。