[发明专利]一种地表反照率的快速估计方法及系统

说明书

本发明提供一种地表反照率的快速估计方法及系统，包括通道转换模型的建立过程，输入旧通道地表反照率数据库，时空范围一致的新卫星的地表反照率反演结果及对应太阳天顶角，转换地表反照率，基于时空最近邻的原则形成新旧通道地表反照率映射表；构建一个多层的人工神经网络，并根据新旧通道地表反照率映射表训练；新通道地表反照率的估计过程，包括在基于新通道观测进行大气遥感时，提取观测目标的经纬度、观测时刻和观测时的太阳天顶角，在旧通道数据库中搜索最近距离且最近时刻的旧通道地表反照率及太阳天顶角，作为人工神经网络的输入，得到对应新通道的地表反照率；依据地表反射模型的假设，转换至观测时刻时的太阳天顶角所对应的地表反照率。

技术领域

本发明涉及卫星被动遥感的技术领域，尤其涉及其中的地表反照率的估计方案。

背景技术

卫星被动遥感技术通过观测大气分子、气溶胶、海洋或陆表反射的太阳辐射来反演大气分子、气溶胶、海洋或陆表的特征。然而，卫星载荷的辐射观测是来自大气分子散射、气溶胶散射，和海洋或陆表反射的综合结果。因而，准确估计地表反射是从卫星观测中提取大气成分信息的重要前提，例如气溶胶反演、云属性反演、痕量气体反演等。准确的地表反照率数据库也就成为大气被动遥感技术的重要支撑之一。

地表反照率并不是固定值，它随波长变化，也随太阳天顶角变化，且变化规律因地物类型而不同。地物在空间分布上的变化、随季节的变化都使地表反照率的变化规律更为复杂。此外，不同卫星载荷通常具有不同的观测通道，它们的中心波长不同，波段范围不同，仪器响应也不相同。这些差异都为建立统一的地表反照率数据库增加了难度。

通道的差异限制了已有的地表反照率数据库的应用。几十年的卫星观测虽然积累了大量的地表反照率的知识，但随着卫星观测技术的发展，出现了越来越多新的观测通道，通道的波段划分也越来越精细，这些新技术都无法直接使用已有的地表反照率数据库。现有的大气被动遥感方法或使用独立的数据库(它们是针对各载荷的通道参数而建立的地表反照率数据库)，或只能在参数相近的观测通道间进行转换以获取新通道上的地表反照率。

综上所述，旧通道地表反照率产品更为成熟，发展从旧通道的地表反照率数据库估计新通道地表反照率的方法，能充分利用已总结的地表反照率知识，为基于新通道观测的大气遥感提供可靠的地表反射信息，加速新卫星被动反演技术的发展。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的不足，本发明提出了一种建立新旧通道转换模型，完成地表反照率的快速估计方案。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案为一种地表反照率的快速估计方法，包括通道转换模型的建立过程和新通道地表反照率的估计过程，

所述通道转换模型的建立过程，包括以下步骤，

A1)输入旧通道地表反照率数据库，所述旧通道地表反照率数据库包括旧卫星的地表反照率产品α₁和对应的太阳天顶角θ₁；

A2)输入与旧卫星地表反照率产品时空范围一致的新卫星的地表反照率反演结果α₂及其对应的太阳天顶角θ₂；

A3)依据地表反射模型的假设，将α₂转换至太阳天顶角为θ₁时的地表反照率α′₂；

A4)基于时空最近邻的原则，针对每个新通道的地表反照率α′₂，在旧通道地表反照率数据库中搜索最近像元且最近时刻的地表反照率α₁和太阳天顶角θ₁，形成一组一一对应的新旧通道地表反照率映射表；

A5)构建一个多层的人工神经网络N，并将新旧通道地表反照率映射表中的α₁和θ₁作为网络输入，将α′₂作为网络输出，训练并保存该人工神经网络；