AVHRR可见光/近红外波段定标方法研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shy19780928
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AVHRR能够提供30年以上全球覆盖且时间连续的遥感数据资料,对于许多影响全球环境气候变化的关键地球物理因子,特别是其长时间变化趋势研究方面具有重大的意义。然而AVHRR太阳辐射通道的辐射定标问题,特别是AVHRR的历史数据的辐射定标问题尚未得到解决,各种现有定标产品对全系列AVHRR数据的覆盖程度不理想,且不同产品结果差异较大,无法充分发挥AVHRR数据的潜在应用价值。本文使用国际通用的七个恒定目标,以高质量SeaWiFS数据为参考,实现了对覆盖30余年的,目前所有16颗搭载AVHRR传感器的卫星的前两通道数据的重定标。具体研究工作包括:  首先,基于二向性反射率分布函数(BRDF)拟合效果和轨道漂移分析发现2001年以后SeaWiFS数据质量退化问题,因此使用各恒定目标上早期的SeaWiFS数据,构建了各目标各波段的天顶二向反射BRDF模型,用以预测任意观测角度下某目标和波段上的SeaWiFS天顶反射率。与SeaWiFS观测值直接对比检验结果显示,各目标天顶辐射信号具有长时间稳定性,年变化率绝大多数都低于0.15%,且所得到的BRDF模型的预测误差在2%以内,优于相关文献类似工作中得到的模型结果。  第二,基于对AVHRR和SeaWiFS光谱差异及其主要影响因子的分析,使用MODTRAN辐射传输模式模拟计算,构建了二者在不同目标和波段上天顶反射率间的参数化光谱匹配模型,用以将BRDF模型预测的SeaWiFS天顶观测结果转换为AVHRR所观测的天顶反射率。与模拟和观测结果的比较分析显示,参数化模型的预测误差大都在1.5%以内。  最后,在以上两方面工作基础上,计算了各目标上AVHRR可见光和近红外两通道的定标系数散点,并完成其时间序列拟合。通过较为全面的评价分析,包括与其它定标结果的比较,不同目标结果间的一致性评价,以及不同卫星定标结果的一致性分析,证明了本文得到的定标系数时间序列能够有效补偿各代AVHRR传感器的退化趋势,重定标结果误差在5%以内(与PATMOS-x产品比较),且各代卫星间观测结果在30余年内保持稳定一致(年变化趋势在0.1%以内)。进一步的,基于重定标数据初步计算了七个目标上天顶归一化植被指数(NDVI)的时间序列,结果初步显示本文得到的定标结果可用于反演各种遥感产品,特别是在时间趋势分析等方面价值巨大。  未来进一步的研究方向,一方面包括收集更多的其他定标数据和结果对本文工作的各个模块模型及结果进行对比评价;另一方面则应结合其他适用于AVHRR历史数据的定标方法和结果,不断对本文工作结果进行完善和更新;最后还可以将重定标数据用于广泛的气候变化及其他遥感应用研究中,以进一步检验和发挥其应用价值。
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