关于底质二向性反射分布函数

二向性反射分布函数(Bidirectional Reflectance Distribution Function)是遥感技术发展到一定阶段的产物。在水色遥感领域,目前研究文献不是很多。本文综述了国内外湖体底质BRDF的研究现状,并指出了其仍待解决问题。

通过航空POLDER数据估计地表二向性反射分布函数(英文)

研究中，通过选择目标区的ＰＯＬＤＥＲ图象数据来估计目标的二向性反射分布函数，其主要结果可简述如下：１）我们发展了一种大气纠正算法，它适用于源自ＰＯＬＤＥＲ传感器的图象数据格式。通过这种算法，将连续的不同视角的ＰＯＬＤＥＲ陆地图象转化为一系列表面反照率图象，该过程考虑了多次散射。２）然后，选定２１个目标区，包括河流、水塘、城市、道路、森林等，其光谱二向性反射分布函数通过连续的反照率图象来估计。研究发现，水表面的二向性反射分布函数５５０ｎｍ，６５０ｎｍ，８５０ｎｍ处呈现朗伯体特征，同时发现有植被覆盖地表的二向性反射分布函数在５５０ｎｍ和６５０ｎｍ处大致为各向同性，而在８５０ｎｍ处则表现为各向异性。该文给出了所有靶区按经验二向性反射分布函数的拟合参数值。

不同株型小麦的双向反射分布函数特征研究

为了获得高精度的农作物生理生化参数的遥感反演结果和冠层结构信息提取,由多年地面观测的多角度数据结合半经验的二向性反射分布函数(bidirectional reflectance distribution function,BRDF)核驱动模型,利用红光(680 nm)和近红外波段(860 nm)的6个BRDF形状指示因子,分析了紧凑型小麦J411和披散型小麦Z9507的BRDF特征。研究表明:主平面上2种株型小麦的方向性反射率表现不同,拔节期披散型小麦的二向NDVI(normalized difference vegetation index)大于紧凑型小麦;红光波段紧凑型小麦J411的几何光学核系数大于披散型小麦Z9507,紧凑型小麦几何光学效应更强;近红外波段披散型小麦体散射核系数大于紧凑型小麦,披散型小麦体散射效应更强。由此表明多角度观测数据更适于分析小麦冠层结构信息。该研究为多角度遥感在精准农业领域的应用提供参考。

基于前向散射核函数拟合冰雪反射光谱各向异性

对地表反射光谱的各向异性进行建模和拟合,是遥感对地观测的重要研究内容。传统的线性核驱动模型拟合方法使用的核函数是基于植被覆盖地表辐射传输模型导出的,因此难以准确地描述冰雪覆盖地表前向散射强的特征。提出一种在线性核驱动模型中增加前向散射核函数的拟合方法,并采用地面多角度观测架测量的冰雪反射光谱对该方法的有效性进行了验证。验证结果表明该方法能够较好地拟合冰雪反射光谱的各向异性(R2=0.997 5,RMSE=0.022 6),准确地反映冰雪前向散射较强的特征。通过对提出的方法与经验函数法、传统线性核驱动模型拟合方进行比较,可以发现线性核驱动模型方法明显优于经验函数拟合法,其中增加前向散射核函数能够显著提高对冰雪覆盖地表二向反射因子的拟合精度,并在各波段都有稳定的拟合效果。

单叶的反射特性(英文)

任何植物冠层的遥感信息都是包含叶、茎、花、周围的土壤（当冠层较稀疏时）信息的信息集合体。因此，要研究植物冠层的特性需首先研究其最重要的组成成分。正如我们所知，通过植物冠层的能量变化主要是通过叶片的反射、透射、吸收来实现的，因此叶片的光学特性必须经过适当的定量化、特征化，以发展复杂的、具有可靠预测性的冠层辐射传输模型。植物冠层叶片有不同的角度，受不同入射方向的太阳光照射。一般地，冠层反射模型都假定叶片为一个漫反射体。但Ｒｖａｃｈｅｖ和Ｇｕｍｉｎｅｔｓｋｉ等多人的实验表明叶片的反射在某些情况下反映出较强的镜面反射。因此叶片的反射特性可以为既有漫反射性（朗伯性）又有镜面反射性（非朗伯性）。叶片反射的朗伯性主要是由叶内部结构的多次散射引起的，并且可用朗伯定律来计算。当入射光线仅被考虑为法线或近法线方向时，镜面反射对整个反射的贡献很小，镜面反射的情况可被忽略。许多研究表明当增大入射角时，镜面反射明显，叶片反射率增大，且增加程度随叶表面特征变化而变化，这就说明镜面反射是一个叶表面现象。并且镜面反射光是极化光，这个特性使得分离镜面反射和朗伯反射成为可能。在研究植被反射时，叶片是最重要的因子，因此单叶反射特性的定性、定量研?

表面BRDF反射率大气纠正的敏感度分析(英文)

该文系统地研究了ＢＲＤＦ反演和大气纠正的关系。研究中用到了ＭＯＤＩＳ的大气纠正法，而且，对于不同的植被类型和气溶胶光学深度用到了ＭＯＤＩＳ和ＭＩＳＲ的角度采样。结果显示在大气纠正中考虑ＢＲＤＦ表面各向异性是必要的，而且表面ＢＲＤＦ的反演和大气纠正可以迭代进行，大量模拟证明这一迭代收敛迅速。

遥感估算植被覆盖度的角度效应分析

植被覆盖度是植被在地面的垂直投影面积占统计区总面积的百分比.由于植被反射的二向性特性,不同角度估算的植被覆盖度原则上不可比,另外,不同观测角度对应像元不同的采样面积,对于非均一地表这种面积差异引起的角度效应也非常显著.本文除了考虑植被的二向性反射,还重点模拟分析了由于像元的采样面积差异引起的角度效应及其带来的植被覆盖度估算误差.模拟结果表明:相比天顶观测,在倾斜40°观测时,对于作物和裸土混合,由于面积误差带来的红光波段反射率差异已高达56%,同时引起的植被覆盖度估算误差达到23%,因此研究植被覆盖度的角度效应问题很有必要.

离散植被冠层的解析混合BRDF模型——MGeoSAIL

根据适合于垂直单角度观测的GeoSAIL模型,改进得到适合于各种角度观测的MGeoSAIL模型。它是几何光学模型和辐射传输模型的结合。具备两种模型的优点使MGeoSAIL模型更具准确性和实用性。其中几何光学模型用来计算场景内不同情况下阴影和光照成分的比例,辐射传输模型(SAIL)考虑冠层内的辐射传输计算得到树冠的反射率和投射率,将其权重加和生成场景反射率。模拟结果表明该模型简单实用,在可见光与近红外波段均能反映出"热点"效应,在近红外波段能描述出"碗边"效应,且更适合于低密度、大个体、不连续稀疏林分冠层的BRDF模拟。

基于遥感的林地覆盖度的角度效应

本文除了考虑林地的二向性反射,还模拟分析了由于像元的采样面积差异引起的林地覆盖度估算误差,这一点在现有文献中还鲜有提及。模拟结果表明,相比天顶观测,在倾斜40°观测时,对于林地和裸土混合,由于面积差异引起的林地覆盖度估算误差已达到24%,因此研究林地覆盖度的角度效应问题很有必要。

单叶片偏振BRDF建模及参数反演

利用长春光机所研制的多角度观测装置测量了玉米嫩叶、玉米成熟叶和一品红叶表面的二向偏振反射率分布,发现叶片表面反射具有明显的非朗伯性。通过借鉴Cook-Torrance光照模型的形式,将不同偏振态的菲涅尔因子耦合到模型中,推导得到用于叶片表面偏振的二向性反射分布函数模型(pBRDF-polari-metric bidirectional reflectance distribution function)。将建立的pBRDF模型与实测数据拟合,利用遗传算法进行参数反演,获得叶片漫反射率、等效折射率和表面粗糙度。通过实测值和模拟值的比较,发现该pBRDF模型可以用于叶片表面方向偏振反射特性的模拟。同时,该模型还有助于对植物叶片生理生态特性的定量分析。

用几何光学模型对方向变化和直方图建模(英文)

森林和林地的图象二向性反射函数是一个统计函数，较之小尺度的树冠，它更多地用于大尺度的均匀覆盖的地块。用航空象片和高空间分辨率扫描仪数据作的图象热点影响研究在小尺度下显示出很大方差，而且，太阳和观测角度的交互变化进一步增加了这种反射各向异性变化的方差并有规律地继续呈现在分辨率低的图象中，这被称作ＢＲＶＦ或二向性反射方差函数。近年来，作为一种解释结构的手段，高分辨率图象的方向性方差和直方图结构越来越受到重视，这方面的数据也越来越多。这项工作是利用图象方差来解释结构问题（Ｓｔｒａｈｌｅｒ和李小文倡导）的一种延伸，并在过去１５年中由众多人员作了大量工作。在树冠尺度下，森林的直方图和二向反射方差函数可以计算出来，这里利用了近似迭代函数来处理这些数据并和数值积分模拟进行了对比，结果显示可对二向性反射方差函数的测量和引入直方图的各向异性进行准确建模。

中国-东盟1km分辨率NDVI数据集(2013)

中国-东盟1km分辨率NDVI数据集(2013)是在5种1km分辨率卫星遥感数据(Terra/MODIS、Aqua/MODIS、NOAA18/AVHRR、FY3A/VIRR和FY3B/VIRR)基础上,参照标准的MODIS-NDVI合成算法生产的、5-day分辨率的数据集。本数据集的合成算法分两步:首先,在5-day合成期内,利用基于带NDVI权重的核系数稳健拟合法,把多源数据按照残差阈值10%、20%和大于20%划分为三个质量等级,其中残差阈值大于20%的三级数据质量最差,不参与合成。然后,根据5-day合成期内各质量等级的有效观测数目,分别采取主算法或备用算法进行NDVI合成,获得了2013年中国-东盟时间分辨率为5-day、空间分辨率为1 km的NDVI时间序列。在中国黑河流域利用高分辨率ASTER影像,将本数据集与标准MODIS NDVI产品进行对比分析。结果表明,基于多源数据集生成的NDVI与ASTER-NDVI的决定系数R2显著高于基于单源数据集生成的标准MODIS-NDVI。该数据集采用Sinusoidal Tile Grid分幅,共40景,每景覆盖的经纬度范围为10°×10°。该数据集存储为.tif格式,数据量为31.17 GB,被压缩为40个.zip文件,压缩后的数据量为9.89 GB。

多角度光学定量遥感

随着遥感技术的发展,出现了从两个或两个以上的方向对同一目标进行观测的方式,即多角度遥感。多角度遥感有助于提高植被生物物理参数的反演精度,可为生态环境和气候变化研究提供更好的数据支持。本文围绕多角度光学遥感,总结了多角度遥感的发展、特点与优势,回顾了相关概念,系统总结了从地面到航空、航天的多角度观测手段,以及辐射传输模型、几何光学模型、混合模型、计算机模拟模型等多角度遥感模型的发展。在此基础上,梳理了多角度遥感在反照率、植被参数、气溶胶反演及冰冻圈遥感中的应用。最后,对多角度光学定量遥感的发展趋势及研究方向进行了展望。与单一角度遥感相比,多角度遥感提供了角度维信息,提高了遥感对地球表层参数的获取能力。随着星机地不同平台的多角度遥感观测手段越来越丰富,未来多角度遥感的主要研究方向集中在发展复杂地表多角度反射/辐射模型,增强多角度遥感数据预处理能力和提高多源数据综合应用能力等方面。