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国家“863”计划:全球陆表特征参量遥感提取方法研究课题
时间:2016-08-29

  一、项目概况 

  全球陆表特征参量产品对于全球变化、全球资源环境监测等应用是一个重要的工作基础,是当今遥感领域的一个热点问题,尽管国外有相关产品,但是在现有算法支持下生产的产品类型、时空分辨率以及精度等方面的不足,限制了其应用。因此,对于全球陆表特征产品算法的研发非常重要。 

  由中国科学院遥感与数字地球研究所承担的国家“863”计划地球观测与导航技术领域重点项目“全球陆表特征参数产品生成与应用研究”第二课题“全球陆表特征参量遥感提取方法研究”,针对叶面积指数、地表反照率、地表发射率、下行短波辐射、下行光合有效辐射5个特征参量的全球数据产品生产需求,研究了长时间序列参量产品生产的算法。 

  二、项目完成情况 

  课题在以下几方面取得了较好的研究成果:全球地表5种产品90%算法分析报告;五种特征参量的新算法研发、产品生产和精度的验证。取得的算法成果主要有以下几个方面: 

  (一)基于混合像元聚集指数的LAI反演方法:在聚集指数尺度上考虑了混合像元内的非均质问题,利用中高分辨率遥感数据提供的混合像元内部的异质性信息,计算低分辨率混合像元聚集指数。 

  

1. 基于HJ1/CCD数据生产201012期全国范围1km的混合像元聚集指数MPCI产品

    (二)多角度多波段BRDF/反照率反演方法:通过研究遥感反演方法和信息量评价,解决利用新增遥感数据如何提高BRDF/反照率反演精度、时间分辨率和时空连续性问题。 

2. MAB算法反演的全国反照率产品(2004)(空间分辨率5公里、时间分辨率4天) 

  (三)针对中 MODISFY3数据,基于NDVI阈值法,确定窄波段地表比辐射率。然后,建立了一种窄波段-宽波段比辐射率转换和方向半球转换模型,得到3-14mm以及3-mm的宽波段地表比辐射率。 

3. NDVI阈值法计算得到的MODIS32波段发射率 

  (四)参数化的地表短波地表辐射的算法:显式表达影响地表下行短波太阳辐射各个要素的宽波段辐射传输方程;利用非参数回归建立静止气象卫星和MODIS大气物理产品间的函数关系,获得大气物理参数,有效提高反演精度。  

4. 反演2009年时间分辨率1小时空间分辨率5公里的太阳短波辐射 

  (五)一种静止卫星与极轨卫星相结合的下行光合有效辐射的反演算法 估算方法利用高时间分辨率的静止卫星获取大气状况信息,利用较高空间分辨率的极轨卫星数据获取地表信息,能够提供每3小时,空间分辨率为5km的下行光合有效辐射产品。 

5. 200985日日总PAR反演结果 

  课题在辐射传输模型参数化、大气和云的参数反演、多源遥感数据归一化、静止卫星和极轨卫星联合反演、红外发射率宽窄带转换及方向半球转换等方面具有创新性。、 

  本课题的研究集成了多年来在该遥感参数反演领域众多的研究成果,最终形成了具有生产能力的算法和相应软件模块,有利推动了遥感的基础研究向应用转化,提高了遥感数据的应用能力。 

  本课题的研究成果,为LAI、反照率、发射率、大气下行短波辐射和PAR的遥感定量反演数据产品生产提供了最新的算法,可以对陆表过程以及整个地球系统的研究,以及在资源探测、全球环境变化检测等领域提供有力的数据支持,有着较为广泛的应用前景。这些算法目前已经在遥感科学国家重点实验室主导的“全球生态环境遥感监测2014报告”“中国与东盟区域生态环境报告”以及北师大主导的“全球陆表特征参量产品GLASS”生产中得到应有。 

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