针对MODIS数据的大气水汽含量反演及31和32波段透过率计算

 针对MODIS的波段特征,首先,用近红外波段反演大气水汽含量; 然后,通过LOWTRAN模拟大气水汽含量与MODIS 31和32热红 外波段透过率的统计关系; 最后,计算31和32波段的透过率。该方法克服了以往一景图像只用1个透过率的局限性,使得透过率的求 算精确到每1个像元,同时保证参数获取的实时性。     

一种适用于ASTER数据同时反演大气水汽含量和地表温度的三通道算法

提出了针对ASTER数据同时反演大气水汽含量与地表温度的三通道算法,即利用ASTER数据的第12,13,14三个热红外波段建立三个热辐射传输方程。再利用MODTRAN软件分别模拟ASTER 12,13,14波段透过率与大气水汽含量的关系,通过分析可知ASTER三个热红外波段的透过率与大气水汽含量的关系可用近似线性方程表示,从而得到另外三个方程。这样就构成了一个包含六个未知数、六个方程的方程组,形成了针对ASTER数据同时反演大气水汽含量与地表温度的三通道算法。由于各参数都可以通过方程组计算出来,所以,这种算法仅需要ASTER数据就可反演出大气水汽含量与地面温度,且关键参数大气透过率的计算精度提升到了AS-TER数据一个像元（15×15）m2的程度。     

针对MODIS近红外数据反演大气水汽含量研究

遥感反演大气水汽含量对进行天气预报、遥感大气校正、气候变化及水循环等研究具有重要意义。首先，通过对大气辐射传 输方程的推导，改进了三通道算法； 然后，模拟了在不同传感器视角条件下，大气水汽含量与MODIS 17、18、19通道大气透过率之 间的关系，解决了传感器视角问题，提出了针对MODIS数据的大气水汽含量计算方法； 最后，在IDL 6.0环境下，编程实现了该方法 ，并对2003年6月14日的一景图像进行了反演，结果表明，本文提出的方法是可行的。     

一个针对ASTER数据同时反演地表温度和比辐射率的四通道算法

本文利用对地观测卫星多传感器的特点，提出了针对ASTER数据同时反演地表温度和比辐射率的多通道算法。即利用ASTER数据的第11，12，13，14热红外波段建立热辐射传输方程，并通过对于地表比辐射率分析可知，ASTER4个热红外波段的比辐射率可以用近似线性方程表示，得到了6个方程6个未知数，从而形成了针对ASTER数据的同时反演地表温度和比辐射率的多通道算法。对于关键参数大气透过率，则是通过同一颗星的MODIS传感器的3个近红外波段反演大气水汽含量，然后用MODTRAN模拟大气水汽含量与ASTER热红外波段的统计关系，并进而根据这二关系来计算ASTER热红外波段的大气透过率。由于MODIS和ASTER是在同一颗星上。因此这种大气透过率估计方法保证了地表温度反演过程中所需大气参数的同步获取。     

中国区域940nm带整层大气水汽透过率的参数化模式

用MODTRAN模拟计算了全国34个地点的逐月和全年平均大气模式在940 nm波段的水汽透过率,并拟合出每种大气模式水汽透过率与水汽量经验关系式中的参数a、b。结果表明,参数a、b值与模式的整层大气可降水量有较好的相关性,并建立了a-W、b-W的经验关系式,且该关系式与海拔高度H(地面气压p0)有关。最后分析了a、b值的变化对地基消光反演水汽量精度的影响。     

针对MODIS影像的劈窗算法研究

在分析热红外遥感和现有的劈窗算法的理论基础上,针对MODIS数据对劈窗算法进行了推导。通过对热辐射强度和温度之间的关系计算,对Planck函数进行了线性简化,同时分析了MODIS的波段设置特点。MODIS的近红外波段适宜于反演大气水汽含量,而大气透过率主要从MODIS的近红外波段数据反演得到大气水汽含量,并进而根据水汽含量与大气透过率的关系来进行估算。通过MODIS的可见光波段、近红外和中红外波段数据,完全可以获得地表温度反演所需要的基本参数,从而形成了针对MODIS数据的地表温度反演的劈窗算法。最后以环渤海地区为实验区,对本文提出的方法进行了实际应用分析。     

基于劈窗算法从ASTER遥感数据反演地表温度

应用卫星热红外遥感影像反演地表温度对于研究城市生态环境、气象过程具有重要意义,ASTER 遥感数据为此提供了有效的信息源。针对从 ASTER 数据中反演地表温度(LST)的需要,首先利用 MODIS 数据反演大气水汽含量,并模拟出大气水汽含量与大气透过率的关系,求得大气透过率,然后通过决策树分类结果和地物光谱特征计算出地表反射率,最后采用劈窗算法反演出地表温度。通过某市2个季节的试验表明该方法具有较高的精度,能够有效应用于城市热环境分析,为城市物理环境综合分析评价提供支持。     

基于GPS的海表温度遥感反演参数估计

在GPS技术支持下,研究利用多学科综合从GPS卫星数据中反演大气水汽含量的问题;探讨了通过建立大气水汽含量与大气平均作用温度和多光谱热波段透过率的关系模型,进而求算热波段的大气平均作用温度和大气透射率参数,进一步反演海洋表面温度的新方法.     

利用太阳光度计测值估算北京上空水汽含量

基于CE318自动跟踪太阳光度计水汽通道（936nm）和一个窗区通道（870nm）的北京上空太阳直射辐射观测数据，利用修改的兰勒方法对大气柱水汽含量的估算方法，开展了太阳光度计的标定和北京上空水汽含量的计算等。利用探空观测结果对太阳光度计测量水汽量的标定显示，二者的线性相关性为0．986，定标不确定度为0．024g／cm^2。利用该方法对从2002至2004年观测的北京地区水汽含量进行了估算，结果表明在1，2，3，11，12月份，北京地区大气柱的水汽含量基本上小于0．5g／cm^2，三年中同月份水汽含量的平均值有较好的一致性。     

实用劈窗算法的改进及大气水汽含量对精度影响评价

对劈窗算法进行了改进,提高了算法的精度和实用性.对影响大气透过率的大气水汽含量进行了敏感性分析.模拟数据结果表明,劈窗算法对大气水汽含量不敏感,当大气水汽含量误差在-80%～80%变化时,反演的平均精度仍能在1 ℃以下.对实际MODIS影像进行反演的结果与大气模拟数据分析的结论基本一致,这说明适当地利用大气水汽含量的先验知识可以提高劈窗算法反演地表温度的精度.     

GPS技术在大气探测中的应用

介绍了GPS遥感大气水汽含量技术的类型、实时GPS遥感水汽技术的研究现状以及地基GPS大气探测的基本原理。提出了用非差精密单点定位模式进行实时GPS遥感水汽探测的基本构想和需要解决的关键问题,并对非差精密单点定位的主要误差源进行了简要分析和评述。     

地基GPS遥感大气水汽含量的误差分析

讨论并分析了利用地基ＧＰＳ遥感大气水汽含量时的误差源及其数值评估。其误差来自三个方面：一是计算ＧＰＳ讯号传输时间中湿延迟的误差;二是将该湿延迟转换为大气水汽含量公式中测定转换因子的误差;三是转换模型的误差。     

地基多波段遥感大气可降水量研究

利用自动观测多波段CE 318太阳分光光度计，首先结合地面资料求出瑞利散射光学厚度，再用870 nm和1 020 nm非吸收通道内插出936 nm通道的气溶胶光学厚度。通过辐射传输模型MODTRAN模拟不同大气模式和观测角下的大气可降水量和透过率关系，利用改进的Langley 法计算出大气可降水量，分析了影响结果的误差源。     

6S辐射传输模型在校正哈尔滨市遥感图像中的应用

由于遥感器在空中获取地表信息过程中,受到大气成分吸收与散射的影响,测量值发生辐射失真。本文通过分析大气成分对辐射传输的影响,探讨遥感图像处理中大气校正的方法。     

大气中性点区域偏振效应的地—气参量研究

随着中国多颗偏振遥感器搭载发射,偏振遥感成为对地观测领域一个新的增长点以及研究热点。由于大气散射具有较强的偏振效应,大气与地表偏振信号的分离是偏振对地进行有效观测和应用的一个现实问题与难点问题。本文利用晴空中有规律的偏振分布以及大气偏振中性点的性质,对利用大气中性点的偏振效应进行地表—大气偏振信息分离的可行性进行了论证。通过对大气中性点在辐射传输过程性质的计算,得出Babinet大气中性点区域的偏振效应以及基于Babinet中性点区域进行偏振对地观测的基本方法,研究重点阐述了从航空遥感和航天遥感两个层面对如何将大气中性点应用于遥感观测进行了讨论。结果表明:(1)Babinet中性点相比于其他两个中性点,更适合于偏振遥感对地观测中地—气偏振参量分离;(2)航空遥感搭载偏振传感器在Babinet中性点区域进行地表探测可以消除大气偏振,突出地物偏振信息,有效进行地—气偏振参量分离;(3)在太阳同步轨道的卫星遥感影像上能够有效识别偏振中性点区域;研究成果有效分离高分辨率偏振遥感地物反演中的大气偏振耦合效应,实现地表偏振反射信息最大化,对于偏振遥感的大气校正以及定量化水平的提升具有实践意义。     

Influence of Atmospheric Water Vapour on IRS NIR Measurements for Detecting Vegetation Signal. Part I: A Simulation Study Using MODTRAN

Quantitative remote sensing involving accurate estimation of vegetation properties relies greatly on the measurements of the near infrared (NIR) channel because of unique interaction property between light and leaf. It is generally assumed that the NIR measurements are made in the absence of atmospheric absorption. However, relatively weak water vapour absorption features still persist in the NIR channel, which has bearing on the quantitative estimates of the vegetation properties and long-term data series. This paper reports the results of a study that was carried out to infer the possible influence of the atmospheric water vapour (WV) on the NIR measurements (0.77–0.86 μm) of Indian Remote Sensing (IRS) satellite sensors through radiative transfer simulations using MODTRAN model. The study also suggests and evaluates the alternate band-positions for the NIR channel to improve the IRS NIR measurements. It was observed that the water absorption features present around 0.810 μm reduces the WV transmission of IRS NIR channel from 1 to 0.91 when atmospheric WV content increased from 0 to 6 g/cm² and thus hampered the NIR reflectance by 14% as compared to reference signal. A significant improvement of the order of 6.5 to 12% in the NIR reflectance and 4.2 to 7% in NDVI was observed, when IRS NIR channel was split into NIR1 (0.775–0.805 μm) and NIR2 (0.845–0.875 μm) channels by avoiding the WV absorption features. The companion paper in this issue (Pandya et al. 2011) will support results of this simulation study through the EO1-Hyperion data analysis.     

Benthic coverage and bottom topography of coral reef environment over Pirotan reef,Gulf of Kachchh region,India

Remote sensing measurements in coral reef environments commonly confront the problem of overlying atmosphere and modification of spectral signal due to water column over the bottom substrates. In order to correct these problems, hyperspectral observations offer an advantage over multispectral observations. Airborne hyperspectral remote sensing data from Airborne Visible Infrared Imaging Spectrometer- Next Generation (AVIRIS-NG) sensor was acquired during low tidal condition on 14 February 2016 at Pirotan reef, Gulf of Kachchh region, India. The objective of this study is to map benthic coverage and bottom topography over Pirotan reef. The methodology involved atmospheric correction, simultaneous retrieval of water parameters, bathymetry, water column correction and mapping. Atmospheric correction was performed by removing path radiance and aerosol contribution and dividing by atmospheric transmittance and incoming solar irradiance to obtain remote sensing reflectance. Model derived error minimization technique was used for simultaneous retrieval of water parameters and bathymetry. Derived water parameters were used to account for water column attenuation and retrieve concomitant true bottom signature.     

利用GPS技术遥感大气对流层水汽含量的研究

讨论了利用 GPS系统探测大气对流层水汽含量的原理和数学模型 ,对利用 GPS遥感大气对流层水汽的加权平均温度、水汽含量随时间的变化等一些关键问题进行了探讨。通过对我国沿海地区大连、青岛、闸坡、坎门、厦门 5个测站的实验数据的解算 ,获得了较为满意的结果。     

高分辨率定量遥感的偏振光效应与偏振遥感新领域

随着航空航天高分辨率观测手段的逐步成熟,定量遥感在有效解决了光学地表多尺度效应后,更高分辨率的光学偏振效应在地表、大气、仪器3大要素方面逐步全面凸显出来,并直接决定或影响高分辨率观测系统的定量遥感效能实现和质量保障。例如,植被冠层极其微弱的多次散射反射偏振效应,如果不加扣除其模型误差达到136%;大气衰减本质是大气偏振效应,是遥感反演的最大误差源,误差达到5%—30%,偏振手段扣除大气误差目前已可以降低一半以上的误差;观测仪器扣除多次散射透射偏振光后,可以实现5 nm分辨率下0.1—0.3 nm高光谱定标能力,并借助偏振强化光噪声分离出中心波长偏移和带宽退化的误差根源。借助偏振"强光弱化,弱光强化",能够实现稳定度达10~(-8)月球辐亮度基准观测,为遥感辐亮度定标不确定度由7%到1%—2%跨越提供可能。     

湖泊遥感研究进展与展望

湖泊遥感作为一门新型交叉学科,是湖泊科学和遥感科学的重要分支.本文探讨了湖泊遥感科学的研究对象、内容和方法,通过梳理国内外总体研究进展,总结出湖泊遥感的5个发展趋势:(1)关注问题,从兴趣导向发展到问题导向;(2)观测手段,从地基遥感/中分辨率卫星发展到高分辨率/高光谱/无人机;(3)算法算力,从单机版经验/机理模型发...