Landsat系列卫星地表反射率产品研究进展

Landsat系列卫星为地球资源环境动态监测提供了长达40余年的中高分辨率卫星影像,近年来USGS等实施的Landsat数据共享计划使Landsat系列卫星数据成为应用最广泛的中高分辨率卫星数据。长期以来,Landsat系列卫星数据以灰度值(DN值)的形式提供给用户,受传感器波段响应、具体成像条件(太阳高度角、大气散射和吸收等)差异等的影响,不同传感器、不同时间、不同地点的卫星影像DN值不具有可比性,给Landsat系列卫星数据的定量应用造成了障碍。近年来国内外多家研究机构陆续推出了Landsat系列卫星地表反射率产品,以增强Landsat长时间系列卫星数据的可比性。本文对USGS、马里兰大学、WELD团队和中国科学院等多家机构推出的Landsat地表反射率产品进行了介绍,并对未来的研究方向进行了展望。

基于Surfer的天气雷达基本反射率产品的绘制

利用Surfer专业的插值、地理信息和绘图功能,可生成具有细腻图像和高精度位置的新一代天气雷达基本反射率产品。使用2019年7月13日02时32分衡阳天气雷达基数据,采用克里金插值方法生成天气雷达基本反射率产品数据,通过水平面投影算法和直角坐标到经纬度坐标转换,生成高精度、可导出的天气雷达基本反射率产品格点数据。结果表明:当Surfer格点数据使用2000×1760网格,采用克里金插值的方法,Surfer绘制的基本反射率回波图效果最好。应用插值算法导出的XYZ三维格点化数据,可为天气雷达探测业务和研究人员,研究不同天气雷达一致性比较和进行设备标定,提供良好的基础。

天气雷达基本反射率产品的地学可视化

对基本反射率产品进行可视化,是准确分析区域天气的基础。本文以梅州市CINRAD/SA型雷达该类产品为例,对该类数据的存储结构做了详尽的剖析,设计了产品径向数据向二维矩阵转换的算法,研究了该类数据转为极坐标系下矢量类型和直角坐标系下栅格类型存储的绘制模式,并采用ArcGIS Engine进行了实现。最后对两种生成显示回波的方法进行对比分析,结果表明:两种方法都能准确显示回波,应用时需根据实际情况采用相应的方法显示与分析雷达回波。

CINRAD/SA雷达径向速度产品特性及应用解释

结合济南CINRAD/SA雷达探测实例,阐述了雷达径向速度产品的特性和实际应用技术问题,对更好地应用新一代天气雷达产品和短期、短时天气预报业务应用有指示意义。

JLS-5-20M东北黑土地影像数据集

本数据集为基于5–20 m空间分辨率的JL1GP卫星多光谱成像仪L1数据所生成的覆盖中国东三省部分黑土地区域的地表反射率数据。具体而言,首先使用基于多个均匀稳定场地的在轨绝对定标技术对两颗JL1GP卫星的多光谱成像仪进行在轨绝对辐射定标,实现不低于7%的在轨绝对辐射定标精度;再筛选对东北三省地区成像的、天气晴朗无云的JL1GP卫星多光谱成像仪L1数据作为大气校正的输入影像;最后通过基于大气辐射传输模型的大气校正算法对L1级影像数据进行大气校正并进行正射校正处理得到绝对精度不低于7%的覆盖中国东北三省部分黑土地区域的反射率产品数据集。该数据集发挥了国产JL1GP卫星空间分辨率较高、波段数量较多、成像质量稳定的优势,为东北地区黑土地的定量化遥感应用提供保障。

基于环境二号卫星宽视场图像的BRDF校正

自然地物基本都是非朗伯体,地表反射具有方向性。由于地表方向反射特性的影响,不同观测角度下宽视场相机接收到的地表反射率不同,需要进行双向反射分布函数(BRDF)校正。基于地物分类的同类像元匹配,利用中分辨率成像光谱仪(MODIS)的地表反射率产品进行BRDF模型核参数反演,实现环境二号卫星宽视场图像的BRDF校正,并使用戈壁和农田两类地物地面实测BRDF数据集,验证不同BRDF核驱动模型的核参数反演结果和BRDF校正结果。结果表明:针对戈壁和农田两种地物类型,与RossThick Maignan-LiSparseR模型相比,RossThick-LiSparseR模型与实测结果的拟合相关性更高;与只进行大气校正的结果相比,经BRDF校正后环境减灾二号01组A、B(HJ-2A/B)卫星宽视场相机的反射率与实测反射率更加接近,有效减弱BRDF效应的影响,为进一步开展定量遥感研究提供数据质量保障。