基于查找表的塔基平台O2-A波段大气校正方法研究

塔基光谱观测是连接通量站点与卫星遥感数据间的重要桥梁,而水平地表与塔基平台之间大气吸收、散射的作用对O2-A等大气吸收波段的影响难以忽略。首先,分析了大气辐射传输对塔基平台上下行辐射的影响,建立了基于上下行透过率的大气校正方法,即通过直射光透光率和总的透过率校正上下行辐射的影响。其次,利用中分辨率大气传输模型的模拟数据,定量分析了550nm气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth at 550nm,AOD550)、辐射传输路径长度对大气透过率的影响,并建立了基于近红外与红光波段下行辐照度比值和太阳天顶角的AOD550查找表(Look-up Table,LUT),以及基于AOD550和辐射传输路径长度的上下行大气透过率LUT。最后,利用塔基平台观测的不同生育期玉米冠层光谱数据,分析了大气校正前后O2-A波段吸收线内外表观反射率的差异。结果表明:基于AOD550和辐射传输路径长度的LUT大气校正方法,可以较好地校正塔基平台O2-A吸收波段大气上下行辐射传输的影响,为塔基平台的日光诱导叶绿素荧光观测等应用提供了重要方法支持。

应用于O_2-A波段云检测的阈值选取方法

云污染直接决定了卫星数据用于反演的可行性,云检测是温室气体反演流程中的必要环节,阈值的选取决定了在O_2-A波段利用阈值法对卫星数据进行云检测的效果,如何获取最优阈值成为关键,目前的阈值选取大多数是经验法,缺乏系统考虑。提出了一种半经验阈值选取方法,根据晴空涵盖率和误判率构建优选函数,通过求取优选函数的极值实现了最优阈值的选取。利用GOSAT卫星数据进行算法验证的结果显示,相比于传统的经验统计法,该方法所选取的阈值应用于O_2-A波段云检测时,云判定的准确率提高近10%。

水面菲涅尔反射对～761 nm叶绿素荧光估算的影响

叶绿素荧光是光合作用的有效探针,可用于海洋浮游植物的监测与定量评估。太阳诱导叶绿素荧光覆盖可见光—近红外650—800 nm,在～685 nm与～740 nm表现出两个形态不同的荧光峰特征。基于～685 nm荧光峰的叶绿素浓度反演算法较为成熟,但在高悬浮物和高叶绿素浓度的水体中,算法的有效性不足。基于叶绿素荧光在氧气吸收谱段(O2-A)的填充作用,水体遥感反射率光谱～761 nm峰值中包含有太阳诱导叶绿素荧光信号,能用于水体叶绿素浓度的估算,但该反射峰形态特征还取决于传感器的光谱分辨率。本研究基于不同光谱分辨率的大气吸收谱线特征,模拟了水体遥感反射率光谱(750—775 nm)上太阳诱导叶绿素荧光的信号响应特征;分析了利用遥感反射率(～761 nm)计算叶绿素荧光的原理,阐明了不同光谱分辨率条件下水体叶绿素荧光信号在反射光谱上的形态变化规律。采用水面以上测量法获取的离水光谱辐亮度,包含了水面的菲涅尔反射信号,由于真实的菲涅尔系数难以准确测量,这给基于～761 nm处遥感反射率峰值的荧光信号估算带来不确定性影响。研究表明,假定菲涅尔系数为0时,虽然～761 nm叶绿素荧光信号与其浓度具有较好的线性统计关系,但却带来较大的不确定性;这种不确定的影响,在低浓度叶绿素水体中表现明显,在高浓度叶绿素水体中,影响相对较小;准确估算菲涅尔系数,有助于减少这种不确定性影响。对基于遥感反射率～761 nm叶绿素荧光信号的深入探讨,将能推动未来水体叶绿素荧光的识别与利用。