專利名稱：全球陸表寬波段發(fā)射率反演方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及衛(wèi)星遙感技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種全球陸表寬波段發(fā)射率反演方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
地表發(fā)射率為地表固有特性，受地表的組成成分、含水量和粗糙度等影響，能夠刻畫(huà)地表熱輻射能力的強(qiáng)弱。地表發(fā)射率對(duì)巖石中的礦物成分具有指示性，常用于巖性識(shí)別和地質(zhì)填圖等領(lǐng)域。地表發(fā)射率除了對(duì)地表溫度估算有著重要的影響，它和地表溫度決定了地表輻射能量平衡中的長(zhǎng)波輻射，是氣候、水文、生態(tài)和生物地球化學(xué)模式中的關(guān)鍵輸入?yún)?shù)。遙感是獲得區(qū)域、全球尺度上陸表發(fā)射率的唯一手段。然而，地表溫度和發(fā)射率耦合在一起，由傳感器的輻射測(cè)量值進(jìn)行反演屬于病態(tài)問(wèn)題，即使用N個(gè)觀測(cè)值求解N+1 個(gè)未知數(shù)，必須采用一些策略構(gòu)造多余觀測(cè)，使方程組完備。很多遙感科學(xué)家致力于解決這類問(wèn)題，提出了很多算法，例如參考通道、發(fā)射率歸一化、獨(dú)立于溫度的光譜指數(shù)、日夜算法、光譜比、alpha發(fā)射率、灰體發(fā)射率，TES方法、光譜迭代平滑、多像元、優(yōu)化、多層感知器網(wǎng)絡(luò)、相關(guān)性算法和逐步求精方法。雖然有這么多算法可以使用，但真正用于業(yè)務(wù)化反演發(fā)射率的卻很少。究其原因主要是，地表類型復(fù)雜多變，對(duì)算法的普適性提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。用于業(yè)務(wù)化反演發(fā)射率方法主要有ASTER的TES算法、中分辨率成像光譜儀 (Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer, M0DIS)的曰夜算法禾口歸一化植被指數(shù)(Normalized Difference Vegetation Index, NDVI)閾值法。此外，一些學(xué)者在反演大尺度陸表發(fā)射率方面進(jìn)行有益的嘗試，并取得了顯著進(jìn)展，例如=Wilber等將地表劃分為18個(gè)類型，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室反演的發(fā)射率光譜，獲得全球 10 X 10格網(wǎng)的12個(gè)窄波段(> 4. 5 μ m)和寬波段發(fā)射率(5-100 μ m)，并將它們用于輻射傳輸模式和NASA云與地球輻射能量系統(tǒng)(CERES)。Seemarm等提出了基線擬合方法(Baseline fit method)，由MODIS發(fā)射率反演產(chǎn)品(M0D11)測(cè)量全球陸表0. 05°空間分辨率、10個(gè)波段的發(fā)射率(3. 6-14. 3 μ m)，用于改善晴空時(shí)大氣溫濕度廓線回歸反演的精度。Pequignot 等提出了多光譜方法(Multispectral Method, MSM)，由三年的AIRS數(shù)據(jù)生成了全球南北緯30°之間、空間分辨率為1° Xl0的月平均光譜發(fā)射率(3. 7-14.0 μ m，0.05 μ m光譜分辨率)。這些陸表發(fā)射率計(jì)算方面的嘗試同樣存在一定缺陷，Wilber等的工作屬于典型的根據(jù)地表類型賦予發(fā)射率，無(wú)法反映地表發(fā)射率的真實(shí)變化。Seemarm等的工作使用單一傳感器，無(wú)法生成長(zhǎng)序列的全球陸表發(fā)射率。Pequignot等的工作和kemarm等的工作類似， 且空間分辨率太粗。當(dāng)前的氣候模式里面，對(duì)陸表發(fā)射率的處理很粗糙，經(jīng)常當(dāng)作常數(shù)處理。例如，在靜止環(huán)境衛(wèi)星(G0EQ業(yè)務(wù)化的數(shù)據(jù)處理算法里面，地表被看作發(fā)射率為0. 96的灰體；歐洲的中長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)(ECMWF)模式在進(jìn)行干旱監(jiān)測(cè)時(shí)假設(shè)所有的地表類型的發(fā)射率為常數(shù)； NCAR的通用陸面模式(CLM2)里面由葉面積指數(shù)(LAI)計(jì)算冠層的發(fā)射率，分別將土壤和雪的發(fā)射率設(shè)置為0. 96和0. 97。具有一定時(shí)空分辨率、長(zhǎng)時(shí)間序列的全球陸表寬波段發(fā)射率將會(huì)顯著改善氣候模式的精度，目前這樣的數(shù)據(jù)集仍不具備。現(xiàn)有的發(fā)射率反演方法存在明顯的缺陷。例如，ASTER的TES算法對(duì)于農(nóng)田區(qū)域的發(fā)射率反演誤差很大；MODIS的晝夜算法得到的發(fā)射率時(shí)序變化不明顯，未能表征植被覆蓋對(duì)發(fā)射率的影響；NDVI閾值法無(wú)法反演裸土發(fā)射率的巨大變化。土壤光譜發(fā)射率變化大，其發(fā)射率確定比較困難。專門(mén)針對(duì)土壤，生成1公里或 5公里空間分辨率發(fā)射率的算法，未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。Sobrino等人基于NDVI閾值法將地表區(qū)分土壤，部分植被覆蓋和完全植被覆蓋，分別獲得其發(fā)射率，并給出了針對(duì)AVHRR、M0DIS、 SEVIRS、AASTR和TM等數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。Sobrino等人基于NDVI閾值法將地表區(qū)分土壤， 部分植被覆蓋和完全植被覆蓋，分別獲得其發(fā)射率，并給出了針對(duì)AVHRR、MODIS、SEVIRS, AASTR和TM等數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。事實(shí)上地表土壤發(fā)射率變化范圍約在0. 65-1. O之間，使用NDVI閾值法在全球尺度上用一個(gè)值代替或者用紅光波段的反射率來(lái)表達(dá)，顯然不合理。ASTER的TES算法對(duì)于農(nóng)田區(qū)域的發(fā)射率反演誤差很大；MODIS的晝夜算法得到的發(fā)射率時(shí)序變化不明顯，未能表征植被覆蓋對(duì)發(fā)射率的影響；NDVI閾值法無(wú)法反演裸土發(fā)射率的巨大變化?；谥脖恢笖?shù)估算地表發(fā)射率是遙感反演發(fā)射率的常見(jiàn)方法，Sobrino等人基于NDVI閾值法來(lái)區(qū)分植被與非植被區(qū)，通過(guò)植被覆蓋度獲得像元的發(fā)射率，并給出了針對(duì) AVHRR、MODIS、SEMRS、AASTR和TM等數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。然而，他們的結(jié)果多來(lái)自于對(duì)地面測(cè)量數(shù)據(jù)或者有限遙感數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，并且難以處理高植被區(qū)和低植被區(qū)的情況，發(fā)射率產(chǎn)品的空間連續(xù)性差，將其運(yùn)用于生成全球地表發(fā)射率產(chǎn)品必然存在較大的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何提供一種適用于全球陸表大尺度范圍的寬波段發(fā)射率反演算法，以提高寬波段發(fā)射率反演的精度。(二)技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種全球陸表寬波段發(fā)射率反演方法，包括以下步驟Sl 通過(guò)MODIS或AVHRR衛(wèi)星遙感傳感器獲取多種分辨率的地表反射率和反照率， 并根據(jù)所述地表反射率和反照率獲取多種分辨率的以及配套的ASTER寬波段發(fā)射率數(shù)據(jù)、 ASTER波譜庫(kù)數(shù)據(jù)、M0DISUCSB發(fā)射率波譜庫(kù)數(shù)據(jù)和土壤分類圖數(shù)據(jù)；S2 對(duì)所述多種分辨率的地表反射率和反照率分別進(jìn)行預(yù)處理；S3:對(duì)所述土壤分類圖數(shù)據(jù)進(jìn)行空間重采樣，對(duì)經(jīng)預(yù)處理后的多種分辨率的地表反射率和反照率進(jìn)行空間匹配，并將進(jìn)行空間匹配后的地表反照率逐個(gè)像元標(biāo)示出水體像元、冰雪像元和陸地像元，通過(guò)進(jìn)行空間匹配后的地表反射率的紅波段和近紅外波段對(duì)所標(biāo)示的陸地像元計(jì)算歸一化植被指數(shù)；S4:通過(guò)所述歸一化植被指數(shù)判斷出所述陸地像元的地表類型，所述陸地像元的地表類型分為土壤類型、植被類型和過(guò)渡區(qū)類型，并根據(jù)經(jīng)空間重采樣后的土壤分類圖對(duì)所述陸地像元進(jìn)行土壤類型的劃分；
S5 通過(guò)所述ASTER波譜庫(kù)數(shù)據(jù)、以及MODIS UCSB發(fā)射率波譜庫(kù)數(shù)據(jù)，建立窄波段發(fā)射率與寬波段發(fā)射率之間的換算關(guān)系，得到水體像元和冰雪像元寬波段發(fā)射率；S6:基于ASTER寬波段發(fā)射率數(shù)據(jù)，分別計(jì)算出陸地上土壤類型、植被類型和過(guò)渡區(qū)類型三個(gè)類型像元的寬波段發(fā)射率。其中，步驟S2具體包括S21 對(duì)所述多種分辨率的地表反射率和反照率進(jìn)行判斷，初步篩選出正常的像元和異常的像元；S22 從正常的像元中選取已被衛(wèi)星遙感傳感器標(biāo)識(shí)好的像元作為訓(xùn)練樣本，分別計(jì)算所述異常的像元和正常的像元與訓(xùn)練樣本之間的相關(guān)系數(shù)或相似系數(shù)，并判斷計(jì)算出的相關(guān)系數(shù)或相似系數(shù)是否大于或等于相關(guān)系數(shù)閾值或相似系數(shù)閾值，若是，則判定為正常的像元，否則判定為異常的像元；S23 基于地理位置、時(shí)間和歸一化雪被指數(shù)判斷云和雪；S24:通過(guò)時(shí)空插值濾波的方式來(lái)填充在長(zhǎng)時(shí)間序列中缺失的像元和空間上異常的像元。其中，所述相關(guān)系數(shù)閾值為0. 9，相似系數(shù)閾值為0. 98。本發(fā)明還公開(kāi)了一種全球陸表寬波段發(fā)射率反演系統(tǒng)，包括獲取模塊，用于通過(guò)MODIS或AVHRR衛(wèi)星遙感傳感器獲取多種分辨率的地表反射率和反照率，并根據(jù)所述地表反射率和反照率獲取多種分辨率的以及配套的ASTER寬波段發(fā)射率數(shù)據(jù)、ASTER波譜庫(kù)數(shù)據(jù)、MODIS UCSB發(fā)射率波譜庫(kù)數(shù)據(jù)和土壤分類圖數(shù)據(jù)；預(yù)處理模塊，用于對(duì)所述多種分辨率的地表反射率和反照率分別進(jìn)行預(yù)處理；匹配標(biāo)示模塊，用于對(duì)所述土壤分類圖數(shù)據(jù)進(jìn)行空間重采樣，對(duì)經(jīng)預(yù)處理后的多種分辨率的地表反射率和反照率進(jìn)行空間匹配，并將進(jìn)行空間匹配后的地表反照率逐個(gè)像元標(biāo)示出水體像元、冰雪像元和陸地像元，通過(guò)進(jìn)行空間匹配后的地表反射率的紅波段和近紅外波段對(duì)所標(biāo)示的陸地像元計(jì)算歸一化植被指數(shù)；地表類型判斷模塊，用于通過(guò)所述歸一化植被指數(shù)判斷出所述陸地像元的地表類型，所述陸地像元的地表類型分為土壤類型、植被類型和過(guò)渡區(qū)類型，并根據(jù)經(jīng)空間重采樣后的土壤分類圖對(duì)所述陸地像元進(jìn)行土壤類型的劃分；建立換算關(guān)系模塊，用于通過(guò)所述ASTER波譜庫(kù)數(shù)據(jù)、以及MODIS UCSB發(fā)射率波譜庫(kù)數(shù)據(jù)，建立窄波段發(fā)射率與寬波段發(fā)射率之間的換算關(guān)系，得到水體像元和冰雪像元寬波段發(fā)射率；計(jì)算模塊，用于基于ASTER寬波段發(fā)射率數(shù)據(jù)，分別計(jì)算出陸地上土壤類型、植被類型和過(guò)渡區(qū)類型三個(gè)類型像元的寬波段發(fā)射率。(三)有益效果本發(fā)明提供了一種適用于全球陸表大尺度范圍的寬波段發(fā)射率反演算法，通過(guò)對(duì)反射率數(shù)據(jù)和反照率數(shù)據(jù)的處理，提高了寬波段發(fā)射率反演的精度。


圖1是按照本發(fā)明一種實(shí)施方式的寬波段發(fā)射率反演方法的流程圖；圖加是波段為8-13. 5 μ m時(shí)，通過(guò)圖1所示的方法計(jì)算的寬波段發(fā)射率和ASTER寬波段發(fā)射率的散點(diǎn)圖； 圖2b是波段為8-13. 5 μ m時(shí)，ASTER寬波段發(fā)射率和通過(guò)圖1所示的方法計(jì)算的寬波段發(fā)射率的偏差直方圖；圖3a是波段為3-14 μ m時(shí)，ASTER寬波段發(fā)射率和通過(guò)圖1所示的方法計(jì)算的寬波段發(fā)射率的散點(diǎn)圖；圖3b是波段為3-14 μ m時(shí)，ASTER寬波段發(fā)射率和通過(guò)圖1所示的方法計(jì)算的寬波段發(fā)射率的偏差直方圖；圖4a是波段為8-13. 5 μ m,且土壤類型為Andisols時(shí)，ASTER寬波段發(fā)射率和通過(guò)圖1所示的方法計(jì)算的寬波段發(fā)射率的散點(diǎn)圖；圖4b是波段為8-13. 5 μ m，且土壤類型為Andisols時(shí)，ASTER寬波段發(fā)射率和通過(guò)圖1所示的方法計(jì)算的寬波段發(fā)射率的偏差直方圖；圖5a是波段為3-14 μ m,且土壤類型為Andisols時(shí)，ASTER寬波段發(fā)射率和通過(guò)圖1所示的方法計(jì)算的寬波段發(fā)射率的散點(diǎn)圖；圖5b是波段為3-14 μ m,且土壤類型為Andisols時(shí)，ASTER寬波段發(fā)射率和通過(guò)圖1所示的方法計(jì)算的寬波段發(fā)射率的偏差直方圖；圖6a是波段為8-13. 5 μ m,且土壤類型為Inc印tisols時(shí)，ASTER寬波段發(fā)射率和通過(guò)圖1所示的方法計(jì)算的寬波段發(fā)射率的散點(diǎn)圖；圖6b是波段為8-13. 5 μ m,且土壤類型為Inc印tisols時(shí)，ASTER寬波段發(fā)射率和通過(guò)圖1所示的方法計(jì)算的寬波段發(fā)射率的偏差直方圖；圖7a是波段為3-14 μ m，且土壤類型為Inc印tisols時(shí)，ASTER寬波段發(fā)射率和通過(guò)圖1所示的方法計(jì)算的寬波段發(fā)射率的散點(diǎn)圖；圖7b是波段為3-14 μ m,且土壤類型為Inc印tisols時(shí)，ASTER寬波段發(fā)射率和通過(guò)圖1所示的方法計(jì)算的寬波段發(fā)射率的偏差直方圖；圖8a是MODIS波段1反射率和AVHRR波段1反射率之間的關(guān)系示意圖；圖8b是MODIS波段2反射率和AVHRR波段2反射率之間的關(guān)系示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。圖1是按照本發(fā)明一種實(shí)施方式的寬波段發(fā)射率反演方法的流程圖，包括以下步驟Sl 通過(guò)中分辨率成像光譜儀(Moderate Resolution ImagingSpectroradiometer, MOD I S)冑^>彭爭(zhēng)畐身寸 ft (AdvancedVery High Resolution Radiometer,AVHRR)衛(wèi)星遙感傳感器獲取多種分辨率的地表反射率和反照率， 并根據(jù)所述地表反射率和反照率獲取多種分辨率的以及配套的ASTER寬波段發(fā)射率數(shù)據(jù)、 ASTER波譜庫(kù)數(shù)據(jù)、MODIS UCSB發(fā)射率波譜庫(kù)數(shù)據(jù)和土壤分類圖數(shù)據(jù)；本實(shí)施方式中通過(guò)MODIS衛(wèi)星遙感傳感器獲取2000年至2010年的遙感數(shù)據(jù)，通過(guò)所述AVHRR傳感器獲取1985年至2000年的遙感數(shù)據(jù)。分析全球每天的遙感圖像，全球平均70%以上地區(qū)都被云覆蓋；云覆蓋存在時(shí)間上的長(zhǎng)期性、季節(jié)性、多變性；同時(shí)，云覆蓋帶來(lái)了云影的存在；中高緯度地區(qū)存在大量的可溶性雪，云和雪又存在較大相似性。因此，遙感數(shù)據(jù)所反映的地表反射率和反照率往往受到干擾，從而很難精確地反映出地表特征參量產(chǎn)品的變化規(guī)律。因此，需對(duì)發(fā)射率算法的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。S2 對(duì)所述多種分辨率的地 表反射率和反照率分別進(jìn)行預(yù)處理。步驟S2具體包括以下步驟S21 對(duì)所述多種分辨率的地表反射率和反照率進(jìn)行判斷，初步篩選出正常的像元和異常的像元；S22 從正常的像元中選取已被衛(wèi)星遙感傳感器標(biāo)識(shí)好的像元作為訓(xùn)練樣本，分別計(jì)算所述異常的像元和正常的像元與訓(xùn)練樣本之間的相關(guān)系數(shù)或相似系數(shù)，并判斷計(jì)算出的相關(guān)系數(shù)或相似系數(shù)是否大于或等于相關(guān)系數(shù)閾值或相似系數(shù)閾值，若是，則判定為正常的像元，否則判定為異常的像元，優(yōu)選地，相關(guān)系數(shù)閾值為0. 9，相似系數(shù)閾值為0. 98 ；S23 基于地理位置、時(shí)間和歸一化雪被指數(shù)(NormalizedDifference Snow Index, NDSI)判斷云和雪，具體為若NDSI > 0. 5，且地理位置和時(shí)間符合下雪條件的，標(biāo)識(shí)為純雪，其中，NDSI = (R4-R6)/(R4+R6)，R4為波長(zhǎng)為0. 555微米的地表反射率，R6為波長(zhǎng)為1. 64微米的地表反
射率；若0. 4 < NDSI < 0. 5，則根據(jù)已有云雪標(biāo)識(shí)的像元作為訓(xùn)練樣本，建立云和雪兩類。根據(jù)訓(xùn)練結(jié)果，利用最大似然法對(duì)無(wú)法識(shí)別的云和雪分類；若NDSI < 0. 4，由于有可能是云，也有可能是云和雪的混合，則都判為云；S24 通過(guò)時(shí)空插值濾波的方式來(lái)填充在長(zhǎng)時(shí)間序列中缺失的像元(由于接收處理失敗或數(shù)據(jù)質(zhì)量可能存在問(wèn)題，會(huì)缺少某一天或幾天的數(shù)據(jù))和空間上異常的像元，具體為利用一年時(shí)間序列內(nèi)的數(shù)據(jù)，根據(jù)同一類地物光譜在時(shí)間和空間上的連續(xù)性和相關(guān)性特性，采用多項(xiàng)式擬合的方法進(jìn)行填充插值。S3:對(duì)所述土壤分類圖數(shù)據(jù)進(jìn)行空間重采樣，對(duì)經(jīng)預(yù)處理后的多種分辨率的地表反射率和反照率進(jìn)行空間匹配，并將進(jìn)行空間匹配后的地表反照率逐個(gè)像元標(biāo)示出水體像元、冰雪像元和陸地像元，通過(guò)進(jìn)行空間匹配后的地表反射率的紅波段和近紅外波段對(duì)所標(biāo)示的陸地像元計(jì)算歸一化植被指數(shù)；對(duì)0.03° X0. 03° 土壤分類圖重采樣和重投影，使之與MODIS反照率產(chǎn)品投影相同，均為正弦(sinusoidal)投影，得到Ikm的土壤分類圖，本實(shí)施方式中，針對(duì)于MODIS數(shù)據(jù)，利用MODIS反照率質(zhì)量控制產(chǎn)品MCD43B2的數(shù)據(jù)集Snow_BRDF_Albedo和BRDF_Albedo_ Ancillary對(duì)MODIS反照率逐個(gè)像元區(qū)分水體、冰/雪和陸地像元，對(duì)于陸地像元利用 MODIS反射率的紅光波段和近紅外波段的值，計(jì)算NDVI，針對(duì)AVHRR數(shù)據(jù)，利用AVHRR反照率質(zhì)量控制產(chǎn)品AVH09C1中的水體標(biāo)示對(duì)AVHRR反照率逐個(gè)像元區(qū)分水體、冰/雪和陸地像元，對(duì)于陸地像元利用AVHRR反射率的紅光波段、近紅外波段的值，計(jì)算其N(xiāo)DVI。NDVI的計(jì)算公式為NDVI = (R (nir) -R (red)) /R (nir) +R (red))其中R(nir)表示地物近紅外波段的反射率，R(red)表示地物紅光波段的反射率。S4:通過(guò)所述歸一化植被指數(shù)判斷出所述陸地像元的地表類型，所述陸地像元的地表類型分為土壤類型、植被類型和過(guò)渡區(qū)類型，并根據(jù)經(jīng)空間重采樣后的土壤分類圖對(duì)所述陸地像元進(jìn)行土壤類型的劃分。對(duì)陸地像元利用NDVI閾值法劃分土壤類型(NDVI ^ 0. 1)、植被覆蓋類型 (NDVI彡0. 2)和過(guò)渡區(qū)類型(0. 1 < NDVI < 0. 2)，再分別針對(duì)MODIS數(shù)據(jù)和AVHRR數(shù)據(jù)， 根據(jù)經(jīng)空間重采樣后的土壤分類圖等數(shù)據(jù)對(duì)所述陸地像元逐像元進(jìn)行土壤類型的劃分，以標(biāo)識(shí)出不同的土壤類型，如表1為陸地像元標(biāo)識(shí)。
權(quán)利要求
1.一種全球陸表寬波段發(fā)射率反演方法，其特征在于，包括以下步驟51通過(guò)MODIS或AVHRR衛(wèi)星遙感傳感器獲取多種分辨率的地表反射率和反照率，并根據(jù)所述地表反射率和反照率獲取多種分辨率的以及配套的ASTER寬波段發(fā)射率數(shù)據(jù)、 ASTER波譜庫(kù)數(shù)據(jù)、M0DISUCSB發(fā)射率波譜庫(kù)數(shù)據(jù)和土壤分類圖數(shù)據(jù)；52對(duì)所述多種分辨率的地表反射率和反照率分別進(jìn)行預(yù)處理；53對(duì)所述土壤分類圖數(shù)據(jù)進(jìn)行空間重采樣，對(duì)經(jīng)預(yù)處理后的多種分辨率的地表反射率和反照率進(jìn)行空間匹配，并將進(jìn)行空間匹配后的地表反照率逐個(gè)像元標(biāo)示出水體像元、 冰雪像元和陸地像元，通過(guò)進(jìn)行空間匹配后的地表反射率的紅波段和近紅外波段對(duì)所標(biāo)示的陸地像元計(jì)算歸一化植被指數(shù)；54通過(guò)所述歸一化植被指數(shù)判斷出所述陸地像元的地表類型，所述陸地像元的地表類型分為土壤類型、植被類型和過(guò)渡區(qū)類型，并根據(jù)經(jīng)空間重采樣后的土壤分類圖對(duì)所述陸地像元進(jìn)行土壤類型的劃分；55通過(guò)所述ASTER波譜庫(kù)數(shù)據(jù)、以及MODIS UCSB發(fā)射率波譜庫(kù)數(shù)據(jù)，建立窄波段發(fā)射率與寬波段發(fā)射率之間的換算關(guān)系，得到水體像元和冰雪像元寬波段發(fā)射率；56基于ASTER寬波段發(fā)射率數(shù)據(jù)，分別計(jì)算出陸地上土壤類型、植被類型和過(guò)渡區(qū)類型三個(gè)類型像元的寬波段發(fā)射率。
2.如權(quán)利要求1所述的寬波段發(fā)射率反演方法，其特征在于，步驟S2具體包括S21 對(duì)所述多種分辨率的地表反射率和反照率進(jìn)行判斷，初步篩選出正常的像元和異常的像元；S22:從正常的像元中選取已被衛(wèi)星遙感傳感器標(biāo)識(shí)好的像元作為訓(xùn)練樣本，分別計(jì)算所述異常的像元和正常的像元與訓(xùn)練樣本之間的相關(guān)系數(shù)或相似系數(shù)，并判斷計(jì)算出的相關(guān)系數(shù)或相似系數(shù)是否大于或等于相關(guān)系數(shù)閾值或相似系數(shù)閾值，若是，則判定為正常的像元，否則判定為異常的像元；S23 基于地理位置、時(shí)間和歸一化雪被指數(shù)判斷云和雪；S24:通過(guò)時(shí)空插值濾波的方式來(lái)填充在長(zhǎng)時(shí)間序列中缺失的像元和空間上異常的像元。
3.如權(quán)利要求2所述的寬波段發(fā)射率反演方法，其特征在于，所述相關(guān)系數(shù)閾值為 0.9，相似系數(shù)閾值為0. 98。
4.一種全球陸表寬波段發(fā)射率反演系統(tǒng)，其特征在于，包括獲取模塊，用于通過(guò)MODIS或AVHRR衛(wèi)星遙感傳感器獲取多種分辨率的地表反射率和反照率，并根據(jù)所述地表反射率和反照率獲取多種分辨率的以及配套的ASTER寬波段發(fā)射率數(shù)據(jù)、ASTER波譜庫(kù)數(shù)據(jù)、MODIS UCSB發(fā)射率波譜庫(kù)數(shù)據(jù)和土壤分類圖數(shù)據(jù)；預(yù)處理模塊，用于對(duì)所述多種分辨率的地表反射率和反照率分別進(jìn)行預(yù)處理；匹配標(biāo)示模塊，用于對(duì)所述土壤分類圖數(shù)據(jù)進(jìn)行空間重采樣，對(duì)經(jīng)預(yù)處理后的多種分辨率的地表反射率和反照率進(jìn)行空間匹配，并將進(jìn)行空間匹配后的地表反照率逐個(gè)像元標(biāo)示出水體像元、冰雪像元和陸地像元，通過(guò)進(jìn)行空間匹配后的地表反射率的紅波段和近紅外波段對(duì)所標(biāo)示的陸地像元計(jì)算歸一化植被指數(shù)；地表類型判斷模塊，用于通過(guò)所述歸一化植被指數(shù)判斷出所述陸地像元的地表類型， 所述陸地像元的地表類型分為土壤類型、植被類型和過(guò)渡區(qū)類型，并根據(jù)經(jīng)空間重采樣后的土壤分類圖對(duì)所述陸地像元進(jìn)行土壤類型的劃分；建立換算關(guān)系模塊，用于通過(guò)所述ASTER波譜庫(kù)數(shù)據(jù)、以及MODIS UCSB發(fā)射率波譜庫(kù)數(shù)據(jù)，建立窄波段發(fā)射率與寬波段發(fā)射率之間的換算關(guān)系，得到水體像元和冰雪像元寬波段發(fā)射率；計(jì)算模塊，用于基于ASTER寬波段發(fā)射率數(shù)據(jù)，分別計(jì)算出陸地上土壤類型、植被類型和過(guò)渡區(qū)類型三個(gè)類型像元的寬波段發(fā)射率。
全文摘要
本發(fā)明涉及衛(wèi)星遙感技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種全球陸表寬波段發(fā)射率反演方法及系統(tǒng)，該方法包括S1獲取多種分辨率的地表反射率和反照率，并獲取配套的土壤分類圖數(shù)據(jù)；S2對(duì)多種分辨率的地表反射率和反照率分別進(jìn)行預(yù)處理；S3對(duì)土壤分類圖數(shù)據(jù)進(jìn)行空間重采樣，對(duì)經(jīng)預(yù)處理后的多種分辨率的地表反射率和反照率進(jìn)行空間匹配，并將經(jīng)空間匹配后的地表反照率逐個(gè)像元進(jìn)行標(biāo)識(shí)；S4判斷陸地像元的地表類型；S5建立窄波段發(fā)射率與寬波段發(fā)射率之間的換算關(guān)系，得到水體像元和冰雪像元寬波段發(fā)射率；S6計(jì)算出陸地像元的寬波段發(fā)射率。本發(fā)明通過(guò)對(duì)反射率數(shù)據(jù)和反照率數(shù)據(jù)的處理，提高了寬波段發(fā)射率反演的精度。
文檔編號(hào)G01S7/48GK102298150SQ201110133789
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
發(fā)明者任華忠, 梁順林, 程潔, 趙祥, 高濤 申請(qǐng)人:北京師范大學(xué)