用νοαααηρρ探测地表反射率和νι的

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1、第tw卷u期应用气象学报∂²¯qtwo²quussv年w月ƒ°°∞∞×∞≤≥≤∞≤∞³µ¬¯ussv用ΝΟΑΑ/ΑςΗΡΡ探测地表反射率和Ν∆ςΙ的Ξ订正及误差分析王开存k北京大学物理学院大气科学系o北京otss{ztl陈长和k兰州大学资源环境学院大气科学系o兰州ozvssssl郭铌k中国气象局兰州干旱气象研究所o兰州ozvssusl摘要r∂反射率和标准化差值植被指数k∂l资料在气象!水文等领域都有广泛的应用∀但因为地表双向反射和大气对可见光和近红外辐射的影响o即使在地表没有变化的情况下o卫星探测到的反射率和∂也有很大的变化∀在除云处理和2twr∂衰减校准的基础上

2、o利用y≥模式对2twr∂可见光和近红外反射率及∂资料进行了大气订正o并利用²∏¨¤±和¤«°¤±模式在大气订正后进行了双向反射订正∀大气订正使可见光反射率减小vqvwk反射率单位lo近红外反射率增加vqwvk反射率单位lo∂增加了squuo分别占各自平均值的z{quhotxq

3、hovxqxh∀双向反射订正对∂的绝对值影响不大o但消除了反射率和∂的不规则变化o订正后能够较好地反映森林植被的物候效应∀对各订正参数进行了误差分析o结果表明订正对太阳和卫星天顶角的误差最敏感∀关键词}反射率∂大气订正双向反射订正误差分析引言r∂反射率和标准化差值植被指数k²µ°¤¯¬½¨

4、§¬©©¨µ¨±¦¨∂¨ª¨·¤·¬²±±2≈t∗v §¨¬o∂l资料在气象!水文等领域都有广泛的应用o但由于r∂仪器特性以及地表!大气的作用使卫星探测到的地表反射率和植被指数在短时间内变化很大o从而无法获得长期可以相互对比的反射率和∂时间序列∀r∂的可见光和近红外通道的探测仪器在仪器使用过程中会产生衰减o因此出现了很多对∂进行定标的方法∀卫星的轨道相变和轨道偏移产生的接收时间变化及季节变化使地表目标物的太阳天顶角!方位角有较大变化∀另外o2twr∂采用宽幅扫Ξ国家自然科学基金w

5、yzxuzu资助∀usst2tu2vs收到oussu2sz2tx收到修改稿∀应用气象

6、学报tw卷tyy描技术o使得卫星对地表目标物的天顶角和方位角也有很大的变化∀太阳和卫星角度的变化会引起光学路径的变化o即使大气成分不变o光学路径的变化也会引起大气散射和吸收作用的变化∀同时地表反射率随入射角和视角的变化而变化o即地表具有双向反射特性∀因此o即使地表特性在缓慢变化过程中o因大气作用和地表双向反射作用的变化o2twr∂探测到的反射率也会在短期内发生跳跃式的变化∀显然o这种变化并不反映地表特性的实际变化o可以认为是遥感过程中产生的噪声∀所以要得到长期可比较的地表特性信息o就必须对2twr∂探测到的反射率进行大气效应和地表双向反射特性订正o以消除这种不规则

7、的变化∀对r∂可见光和近红外反射率的大气订正和双向反射订正开始于us世≈w∗y 纪

8、s年代初期o但由于足够精度的水汽和气溶胶资料的缺乏!地表双向函数和大气订正模式还不够完善∀对r∂可见光和近红外反射率的大气订正和双向反射订正至今仍然是一个没有能够很好解决的问题∀因此o本文首先利用实测的大气资料o≈z ≈{o

9、 采用新近发展的大气辐射传输模式ky≥l和成熟的双向反射分布函数k¬2§¬µ¨¦·¬²±¤¯¨©¯¨¦·¤±¦¨¬¶·µ¬¥∏·¬²±ƒ∏±¦·¬²±oƒlk²∏¨¤±和¤«°¤±模式l对森林植被上的2twr∂可见光和近红外反射率及∂资料o在仪器衰减和除云处理

10、的基础上o进行了大气和双向反射订正o把反射率和∂都订正到卫星和太阳都在天顶的情况下∀并对各项订正对误差的敏感度进行了分析∀t模式介绍≈z y≥k≥¨¦²±§≥¬°∏¯¤·¬²±²©≥¤·¨¯¯¬·¨≥¬ª±¤¯¬±·«¨≥²¯¤µ≥³¨¦·µ∏°l模式是法国大气光学实验室和美国马里兰大学地理系在x≥k≥¬°∏¯¤·¬²±≥¤·¨¯¯¬·¨≥¬ª±¤¯¬±·«¨≥²¯¤µ≥³¨¦·µ∏°l模式的基础上发展起来的∀主要用来模拟星载或机载遥测仪器squx∗wqsΛ°光谱上无云情况下地表反射的光信号∀模式正算时o用来模拟遥测仪器测得的光信号~反算时o用来进行大气订正∀本文

11、用作双向反射订正的模式有两个∀²∏¨¤±和¤«°¤±模式o前者变型后对于森林植被成了单参数模式o这一参数可用∂来表示∀因此o不需任何假定就可进行双向反射订正∀但²∏¨¤±是单参数模式o不能很好地模拟森林地表热点效应k当太阳和卫星在同一位置时o反射率有一极大值o此点称为热点l∀1.16Σ模式模式的表达式为}3−Σ/Λ−Σ/Λ−Σ/ΛΘΑ(Ησ,Ηϖ,<σ−<ϖ)=Τγ{ΘΑ+¨σ¨ϖΘϖτδ(Λσ)Θ+σ(Ησ,Ηϖ,<σ−<ϖ)+¨u−Σ/Λ3Τ(Λσ)Τ(Λϖ)Σ#Θ)¨στδ(Λϖ)Θ+τδ(Λσ)τδ(Λϖ)Θ+}(t)t−Σ#Θ)3ΘΑ为大气顶的反射率,Η

12、σ(Ηϖ)