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《应用6S模式对EOS_MODIS可见光到中红外波段的大气订正》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第15卷6期应用气象学报Vol.15,No.62004年12月JOURNALOFAPPLIEDMETEOROLOGICALSCIENCEDecember2004应用6S模式对EOS2MODIS可见光到X中红外波段的大气订正1)2)3)1)2)张杰王介民郭铌1)(中国气象局兰州干旱气象研究所,兰州730020)2)(甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室,兰州730020)3)(中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,兰州730000)摘要应用6S辐射传输模式对MODIS可见光到中红外波段的反射率进行大气订正,订正过程分两步进行:首先设定
2、地表为朗伯体,再应用二向反射模型BRDF进行订正,订正结果与美国MODIS研究组应用MAS实验结果进行比较表明,两者变化趋势是一致的;经过臭氧、水汽、气溶胶等散射吸收订正,对于一定范围的反射率,大气订正使植被区红光波段反射率ρ1降低、近红外波段反射率ρ2增加,蓝光波段反射率ρ3降低;大气订正后,归一化植被指数INDV较大气订正前有所增加,增加的最大值为0.104,抗土壤2大气植被指数IEV值略有减小,减小的最大值为0.005。关键词:6S辐射传输模式EOS2MODIS大气订正植被指数引言Terra是美国最新发射的对地观测极轨卫星
3、,MODIS是Terra卫星的传感器之一,是为研究全球环境的空间和时间序列变化而设置的,可提供每日的全球数据,为研究全球环境变化提供了机会。NASA不但发展了MODIS算法,而且提高了MODIS许多波段的分辨率,如可见光到中红外波段,而可见光到中红外光谱遥感为了解生物圈及其动力学变化提供了重要信息。20世纪80年代以来,红外和近红外波段数据(如:AVHRR)被用来研[1]究植被,可见光和中红外数据(如TM等)被用来研究土地利用和土地覆盖变化,MODIS传感器是基于AVHRR和TM实验基础而设计的,美国应用这些波段已经取得了[2]
4、一些产品,如植被指数、叶面积指数、地表反照率、土地覆盖变化以及积雪覆盖等等。要获得地表的准确信息,有必要在遥感研究和应用中尽量削弱大气的影响。常规的大气订正多基于大气辐射传输理论和地面为各向同性的朗伯体假设,应用辐射传输方程进行。然而地面并非朗伯体,许多研究表明,朗伯体假设会产生很大的误差,这是因为大多数地物具有随入射和反射各向异性的反射特性,即地面的二向特性BRDF。人们通常X国家自然科学基金“MODIS植被指数在西北地区应用研究”项目(40375011)资助。2003205226收到,2004204227收到再改稿。652应
5、用气象学报15卷[3]在地气相互作用模型中通过计算地面BRDF与大气的耦合因子来描述下垫面。王开[4]存分别对NOAA2AVHRR数据进行不同方式的大气订正,结果表明,先假设下垫面为朗伯体,然后经过一次基于地面各向异性的BRDF反演迭代,所获得的地面反射率误差[5]较小;胡宝新等使用Rossthick2lisparse核驱动模型,对MODIS/MISR多角度采样进行BRDF迭代前后的误差分析,结果表明,反演前误差为2%～16%,反演后则降到0.4%～6.2%。因此有必要考虑BRDF过程的订正。6S(Secondsimulatio
6、nofsatellitesignalinthesolarspectrum)辐射传输模式不但考虑了气体吸收、分子和气溶胶散射,还考虑了非均匀地表和边界条件的二向反射,在太阳—[6]地物—传感器的光线传输路径中,对光线受大气的影响进行了不同的描述,其中包括了9种较为成熟的描述二向反射的核驱动模型,有物理模型、经验模型和半经验模型,目[7]前应用较多的是Roujean半经验模型,它用体散射项和几何散射项两个核函数描述物体表面对入射光和反射光的二向特性。本文应用6S模式对EOS/MODIS卫星数据进行大气订正,首先设定地表为朗伯体,再应
7、用Roujean二向反射模型进行订正。1图像数据的采集本研究选用的MODIS资料包括2001年8月21日12:00(北京时,下同)敦煌—安西绿洲—玉门冲积扇区域的资料,范围为40.05°～40.55°N,94.45°～97.45°E;2001年8月13日到8月29日(由于阴天缺少18、21、28日3天的资料)内蒙古五原地区的植被下垫面:A点位于(41.0648°N,107.2447°E),B点位于(41.079°N,108.403°E)。选取上述两个区域的主要原因是:敦煌、安西绿洲、玉门冲积扇区域为西北干旱区的3个主要绿洲,是研
8、究西北植被变化的主要区域;分析不同天顶角的反射率和植被指数的大气订正需要一个[8]周期的资料,考虑到MODIS资料重复周期为16d,所以在选取该区域时尽可能挑选了目标区最长的晴空日,经筛选,选取了内蒙古五原地区的植被下垫面。根据6S模式需要,选用一些大气订正的输
