基于先验知识估算环境星地表反照率的研究——以黑河区域为例

【摘要】：地表反照率是监测地表能量交换的重要参数,也是气候模型的一个基本参数,对全球和区域气候模型的研究很有价值。地表反照率定义为各个方向反射的全部光通量与总入射光通量的比值,因此,依赖于二向性反射分布函数(BRDF)。目前,可操作的星载反照率数据通过考虑地面目标在半球各个方向上的反射特性,用地面目标各个方向反射率的半球积分得到半球反照率,以提高反照率的反演精度。对于单一角度的地表反照率估计,通常假定地表为各向同性,用近似于天顶方向的遥感观测数据估算地表的反射率,再用地表反射率来近似代表地表的半球反照率,Kimesetal.(1985)研究认为朗伯表面的假设会在反照率的计算中引起高达45%的误差。本研究拟引入MODISBRDF的模型参数作为地表下垫面各向异性的反射模式的先验知识,在假设地表各向异性反射模式在不同像元尺度保持基本不变的条件下,通过对环境星的单角度数据进行调整,估算环境星地表单角度的反照率数据(以黑河区域为例)。算法的具体过程为:首先,根据核驱动模型计算与环境星相同几何观测条件下的MODIS方向反射率。其次,在假设地表各向异性反射模式在不同像元尺度保持基本不变的条件下,利用核驱动模型的结果对大气纠正后的HJ星CCD数据进行调整并得到调整系数。最后利用调整系数和核驱动模型得到黑天空和白天空的反照率。该算法抛弃了单角度条件下地表反照率估算的朗伯性假设,对估算单角度条件下如何利用地表先验知识提供了一种新的尝试。为了验证该方法的精度,将计算结果和基于先验知识的线性BRDF模型反演地表反照率的结果进行了对比验证。