融合高分一号、风云四号及葵花-8的光合有效辐射遥感方法及产品研究

光合有效辐射是植被生产力模型的重要输入参数,也是陆地生态系统模型及生物地化模型等的重要特征参量。目前的全球或区域尺度光合有效辐射产品在起伏地表情形的精度及可用性尚存在不足,高分系列卫星的发射,为高空间分辨率光合有效辐射遥感产品反演提供了可能。本文结合高分一号卫星(GF-1)反演的地表反照率产品,气溶胶光学厚度产品,日本新一代静止卫星Himawari-8及国产风云四号卫星(FY-4)的云光学厚度产品及美国的SNPP卫星反演的气溶胶光学厚度产品(用于填补GF气溶胶产品的空值区),发展了一种基于参数化模型的光合有效辐射遥感反演方法。晴空条件下,主要考虑气溶胶和瑞利散射对光合有效辐射的衰减;云天情形,则主要考虑云光学厚度参数对入射辐射的影响,以球形粒子的Mie散射理论和平面平行大气辐射传输原理计算总透过率;针对起伏地表,分别计算地形对坡面入射角度的影响、对直接辐射的遮蔽以及对散射辐射的增强/衰减效应,从而得到高分卫星光合有效辐射遥感反演模型及产品。利用河北怀来试验站、西南大学柑研所及黑河流域地表过程综合观测网的连续观测数据对光合有效辐射产品进行了对比验证,其相关系数为0.87,平均偏差为1.56 W/m^(2),均方根误差为16.14 W/m^(2)。本算法所采用的云光学厚度输入数据的空间分辨率(5 km)及地表反照率分辨率(16 m)存在较大的空间尺度差异,可能会带来一定的误差。下一步拟利用GF-4卫星提供的50 m分辨率的大气参数,进一步提高GF光合有效辐射产品的时空精度,并针对产品开展更广泛深入的验证分析。

面向高分卫星遥感共性产品真实性检验的无人机空港布局

针对高分卫星遥感共性产品真实性检验对无人机数据的需求,本文以已有野外台站为依托,开展无人机空港布局研究。首先,综合考虑影响卫星产品空间变异的因素,构建了地理背景覆盖率的物理模型;其次,基于地理背景覆盖率改进覆盖模型提出最大地理背景覆盖模型,并利用简单随机抽样中的样本容量确定方法确定合理的空港数量,分别利用本文提出的最大地理背景覆盖模型和已有最大面积覆盖模型进行空港布局的研究;最后,对两种模型下的空港布局结果进行对比,并利用MODIS EVI数据产品对布局结果进行验证。结果表明,在空港数有限的条件下(n=60),最大面积覆盖模型选择的空港,其服务范围内的地理背景覆盖率为26.66%,能代表70.37%的中国陆地区域,而最大地理背景覆盖模型选择的空港,其服务范围内的地理背景覆盖率为38.32%,能代表73.36%的中国陆地区域。最大地理背景覆盖模型比最大面积覆盖模型能获得更优的空港布局结果,可用于支撑中国区域面向高分卫星遥感共性产品真实性检验的无人机观测网络建设。

基于高时空分辨率BRDF先验知识的高分卫星地表反照率产品及其初步验证

地表反照率是地表辐射能量平衡中的关键因子。利用高分卫星数据生产地表反照率产品,将有效地支撑局地尺度的遥感监测应用。但高分卫星数据反演反照率面临着角度信息不足难以获取BRDF特性的难题。本文利用高分一号卫星,基于低分辨率多角度信息获取时空分布的BRDF先验知识来反演高分卫星数据BRDF,进而估算反照率,生成了高分卫星全国地表反照率产品,并分析了产品的时空特征和基于地面测量数据验证了产品精度。主要利用黑河、怀来、东北遥感试验站多个观测点长时间序列地面观测进行直接验证,地表覆盖类型包括玉米作物,海棠、水杉、油松等林地以及草地,而在冬季其覆盖则转变为裸土或冰雪等。产品的时空动态变化基本捕捉了地表的变化特征,与地面站点数据时间序列特征吻合度较高。产品在植被覆盖的结果普遍较好,而在裸土和冰雪条件下精度则有所降低,总体均方根误差为0.05,相对精度80.24%,基本满足应用需求。验证结果表明,本文利用更为精细的具有时空分布特征(高时空分辨率)的BRDF先验知识有效地反演了高分数据反照率产品。反照率产品精度直接受到辐射定标、几何定位、大气校正、云识别、算法等精度影响,高分卫星反照率产品算法的适用性和产品的精度还需要更充分的验证和分析。