用遗传算法反演连续植被的组分温度

由于热红外多波段数据间具有高度的相关性和混合像元的大量存在，使得多波段陆面温度反演精度难以提高，并且难以得到组分温度信息。在连续植被热辐射方向性规律上的基础上，以喜直型连续植被为例，进行了大量的Monte-Carlo模拟，建立了组分有效比辐射率与土壤表面比辐射率和植被叶面积指数之间的经验函数关系，并以此构造目标函数，采用遗传算法，从热红外多角度数据中，同时反演混合像元组分温度和土壤比辐射率以及叶面积指数。通过对模拟的观测数据进行遗传算法反演的大量试验，结果表明，遗传算法反演组分温度非常稳健，在宽松的先验知识条件下，遗传算法可以解决不确定性反演问题。遗传算法反演结果和野外实测数据作了比较，证实了反演原理的正确性，为基于热红外方向性辐射模型反演组分温度，提供了新方法。     

Genetic inverse algorithm for retrieval of component temperature of mixed pixel by multi-angle thermal infrared remote sensing data

After carefully studying the results of retrieval of land surface temperature(LST) by multi-channel thermal infrared remote sensing data, the authors of this paper point out that its accuracy and significance for applications are seriously damaged by the high correlation coefficient among multi-channel information and its disablement of direct retrieval of component temperature. Based on the model of directional radiation of non-isothermal mixed pixel, the authors point out that multi-angle thermal infrared remote sensing can offer the possibility to directly retrieve component temperature, but it is also a multi-parameter synchronous inverse problem. The results of digital simulation and field experiments show that the genetic inverse algorithm (GIA) is an effective method to fulfill multi-parameter synchronous retrieval. So it is possible to realize retrieval of component temperature with error less than 1K by multi-angle thermal infrared remote sensing data and GIA.     

行播作物热辐射方向性孔隙率模型

行播作物是介于离散植被和连续植被的一种典型植被类型,Kimes等人从纯几何光学角度研究了行结构的热辐射方向性,但视行结构为“箱型”实体,不考虑作物组分间的孔隙因素与大气下行辐射效应.在太阳光照方向和观测方向上同时考虑了作物间的孔隙率因素,根据离散植被孔隙率模型和连续植被的交相关概率思想,分别从行结构中的无遮挡、单向投影和双向重叠投影3个方面出发,建立行结构孔隙率模型.模型应用体系总有效发射率概念,解决了不同天顶角时非同温目标的环境辐射效应计算问题.经与实际观测结果对比,孔隙率模型比Kimes模型能更准确地描述行结构热辐射方向性.由于考虑了光照方向和观测方向的交相关关系,孔隙率模型可以解释热辐射中的热点现象.     

行播作物热辐射双向间隙率模型及验证

以Kimes的行结构模型和单向平均间隙率模型为基础, 考虑了太阳和观测的双向间隙率, 并提出了重叠指数的概念, 描述两个方向间隙率的相关, 建立了行播作物的热辐射双向间隙率模型. 通过利用在北京顺义获取的多角度热辐射数据进行的模型验证表明, 相比不考虑间隙率的Kimes模型和只考虑观测方向间隙率的模型, 双向间隙率模型更符合实际冬小麦的测量结果.     

大气CO2浓度卫星遥感进展

大气CO2是重要的温室气体,CO2浓度及其空间分布是全球气候变化评估中的主要不确定性因素之一。从1998年以来,卫星遥感大气CO2成为获取全球CO2的重要手段。本文阐述了现阶段大气CO2浓度卫星遥感反演进展情况,包括CO2探测载荷、反演算法和算法验证等。同时,论文详细介绍了近红外波段和热红外波段的反演算法特点和不确定因素,并针对CO2反演应用需求提出了展望。     

NPPVIIRS数据反演气溶胶光学厚度

利用NPP卫星的VIIRS传感器数据,基于暗像元法反演陆地气溶胶光学厚度AOD。首先,根据红外波段的归一化植被指数NDVI来对暗像元进行识别;然后,利用6S软件进行辐射传输计算构建查找表;最后,根据VIIRS数据从查找表插值得到AOD,并对其进行海拔校正。选取华北地区作为反演实验区,获得了2013年9月1日的气溶胶分布。利用AERONET北京站太阳光度计地基观测结果对反演结果对比验证,发现二者具有显著的相关性,相关系数达到0.7920。将2013年9月1日的MODIS AOD产品与本研究反演的AOD进行比对,发现二者分布趋势一致,相关系数为0.7059,相关性显著。反演结果表明,本文算法反演陆地AOD效果较好,为大气颗粒物环境监测提供了良好方法手段和数据源。     

华北平原秸秆焚烧火点的MODIS影像识别监测

本文利用Terra/MODIS 1B级数据,基于火点像元亮温特征及其与背景亮温的偏差来提取华北平原秸秆焚烧火点信息。文中采用MODIS 1B 500m分辨率下的第1、4、3波段反射率产品进行RGB合成,基于GIS平台叠加火点信息和地理基础数据生成华北平原5省2市秸秆焚烧火点分布图。本文结合火点分布图对研究区2007年6月17日和18日的火点数目进行了统计:结果表明,河南、河北地区的火点较多,山东、河南等境内火点数目分布区域有较大扩展。通过遥感监测秸秆焚烧信息,可为环境监测部门提供环境监测数据;同时能提高秸秆焚烧预警和日常监控能力,兴利保护生态环境。     

基于多角度热红外遥感的混合像元组分温度演化反演方法

研究了多年来热红外多通道遥感反演陆面温度的成果后指出, 由于通道间信息高度相关, 以及不能直接反演混合像元组分温度, 所以它的反演精度及应用价值都受到极大的限制. 在建立非同温混合像元热辐射方向性模型基础上, 指出热红外多角度遥感提供了直接反演组分温度的可能性, 但这是一个多参数的同步反演问题. 通过数值模拟和实验验证表明, 演化算法是一个行之有效的多参数同步反演方法. 热红外多角度遥感与演化反演算法结合有望实现组分温度反演精度达到1 K以内的目的.     

基于垂直订正和湿度订正方法估算川渝地区逐小时PM2.5

针对PM_2.5污染比较严重的川渝地区,本研究利用日本静止葵花卫星(Himawari-8)反演的气溶胶光学厚度(AOD)进行垂直订正和湿度订正估算川渝地区2017年—2018年09:00—16:00时的PM_2.5浓度。首先,基于气象观测的能见度(vis)数据与消光系数σa(λ)之间的关系,引入“标高(Ha)”对气溶胶光学厚度进行垂直订正;其次,根据匹配的气象和环境监测数据对每一个站点逐一拟合1—12月份的吸湿增长因子,并采用反距离加权空间插值(IDW)方法构建吸湿订正因子网格,从而进行湿度订正估算。研究结果表明,经垂直订正和湿度订正后,相比AOD与PM_2.5之间的相关性,“干”消光系数σ_dry与PM_2.5的相关性显著提高,相关系数(r)由0.12—0.45提高至0.32—0.69;验证09:00至16:00时卫星估算结果,相关系数(r)均大于0.7,均方根误差(RMSE)为18.59±2.26μg/m³;提取所有观测站点进行验证,r=0.82,RMSE=18...     

FFIM用于机载大气激光雷达 ABCT反演的可行性研究

Fernald前向积分法能否用于机载大气探测激光雷达气溶胶后向散射系数的反演一直是一个有争议的课题.本文利用青岛机载大气探测激光雷达实测数据、国外机载大气探测激光雷达实测数据和机载大气探测激光雷达模拟数据,对Fernald前向积分法应用于不同高度的机载大气探测激光雷达气溶胶后向散射系数反演的误差进行了定量分析,分析结果表明:飞机的飞行高度在3.5 km左右,标定值存在20%的误差时,离地面2 km的高度范围内反演得到的气溶胶后向散射系数的相对误差在12%以内,但在标定点附近相对误差可达20%;飞机飞行高度在7 km左右,当标定值存在100%的误差时,反演得到的气溶胶后向散射系数的相对误差大都在10%~15%之间,标定值存在400%的误差时,反演得到的气溶胶后向散射系数的相对误差大部分在15%~50%之间.本文从理论上对Fernald前向积分法应用于机载大气探测激光雷达气溶胶后向散射系数反演出现负值的原因进行了探讨.研究表明:Fernald前向积分法能够较准确地反演出中高空探测(4.5 km以上)机载大气探测激光雷达气溶胶后向散射系数,但应用于低空探测(4.5 km以下)机载大气探测激光雷达气溶胶后向散射系数反演时,反演误差较大甚至反演结果会出现负值.