[发明专利]基于多传感器的地表二向反射特性反演方法及系统有效

专利信息
申请号: 201310118753.8 申请日: 2013-04-08
公开(公告)号: CN103197303A 公开(公告)日: 2013-07-10
发明(设计)人: 闻建光;窦宝成;唐勇;施健;孙长奎;刘强 申请(专利权)人: 中国科学院遥感与数字地球研究所
主分类号: G01S7/41 分类号: G01S7/41;G01S13/89
代理公司: 北京路浩知识产权代理有限公司 11002 代理人: 王莹
地址: 100101 北京市朝*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 基于 传感器 地表 反射 特性 反演 方法 系统
【说明书】:

技术领域

发明涉及遥感技术领域,具体涉及一种基于多传感器的地表二向反射特性反演方法及系统。

背景技术

中分辨率成像光谱仪(Moderate Resolution Imaging Spectroradio-meters,MODIS)二向反射分布函数(Bidirectional Reflectance Distri but-ion Function,BRDF)产品是目前应用最广泛的地表二向反射特性产品。其理论方法基础是核驱动的线性BRDF模型,该模型用核的线性组合来拟合地表的二向性反射特征。简单地说,核驱动模型可用下式表示:

其中,为二向反射;K为各类核(Kiso为各项同性核,表达为1;Kvol为体散射核;Kgeo为几何光学核),f为相应各个核所占的比例(fiso为各项同性核系数;fvol为体散射核系数;fgeo为几何光学核系数);θ为太阳天顶角;为观测天顶角;φ为相对方位角;Λ为波段宽。

现有技术中,MODIS二向反射特性反演流程主要包括步骤:

S1’.从MODIS卫星图像提取像元多角度观测数据;

例如,提取16天无云的MODIS观测数据(MOD09GA和MYD09GA)作为有效的观测数据输入,观测数据包括7个反射率波段、四个角度波段(太阳天顶角、观测天顶角、太阳方位角和观测方位角)。

S2’.使用核驱动模型进行二向反射特性反演;

根据有效观测数据的个数,二向反射特性反演又分为完全反演和备用算法反演。

S21’.完全反演;当有效观测数据大于等于7次时,进行完全反演。反演过程包括:

S211’.计算核表达;

(a)体散射核:

MODIS二向反射模型选用的体散射核是Roujean等于1992年提出的罗斯厚层核(Ross-Thick kernel,RT),与Ross辐射传输理论(Ross,1981)近似,描述的是浓密植被冠层。Roujean的建模过程中设立了三个假设,背景和介质中的微小散射面都是朗伯散射;介质中的散射面朝向是随机分布;仅有一次散射;并且在天顶观测时(观测天顶角和方位角为0),核的值归一化为0。罗斯厚层核形式如下:

其中,ξ为相位角,

(b)几何光学核

MODIS二向反射模型选用的几何光学核是李小文等提出的李氏稀疏互易核(LiSparse Reciprocal kernel,LSR),其基于景合成模型的几何光学模型发展而来,描述朗伯散射地面背景上分布的稀疏冠层。因为卫星观测的多角度数据常常具有太阳天顶角变化范围很小的问题,会导致拟合得到的二向反射模型在外推到其他太阳天顶角时出现较大误差。模型满足互易原理,即太阳角度和观测角度互易时地表二向反射不变,能够从一定程度上控制误差。该核的具体形式如下:

其中:

θ=tan-1(brtanθ)]]>

其中,是描述了树冠椭球体高度与宽度的比例,一般取值为2.0。

S212’.该二向反射模型通过最小二乘法,反演出拟合观测数据最优的fk,即已知θl、φl角度的反射观测数据通过最小化

得到

其中,d为自由度,即观测数据样本数减去核系数fk的个数;wl(Λ)为给定的相应第l个观测数据的权重。

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