專利名稱：地表反照率產(chǎn)品的生成方法及系統(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，特別涉及一種地表反照率產(chǎn)品的生成方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
地表反照率反映了地球表面對(duì)太陽(yáng)光輻射的反射能力，是地表輻射能量平衡以及地氣相互作用中的驅(qū)動(dòng)因子之一，其時(shí)空變化受到自然過(guò)程以及人類活動(dòng)的影響，是全球環(huán)境變化的指示因子。目前一些衛(wèi)星反照率產(chǎn)品已經(jīng)業(yè)務(wù)化運(yùn)行和發(fā)布，空間分辨率從250m_20km，時(shí)間分辨率從日到月，其中極軌衛(wèi)星產(chǎn)品包括MODIS，MISR，CERES, POLDER, MERIS0地球同步衛(wèi)星產(chǎn)品包括 Meteosat, and MSG。目前針對(duì)在軌運(yùn)行的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)以及部分航空遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行了大量地表反照率反演研究，并進(jìn)行了有效的反照率產(chǎn)品的地面驗(yàn)證，其中基于線性核驅(qū)動(dòng)模型的地表 BRDF/反照率遙感反演模型算法是目前地表反照率遙感反演中應(yīng)用最廣泛的方法，已經(jīng)在 M0DIS、MISR的地表反照率產(chǎn)品中得到了很好的應(yīng)用。另外，POLDER/PARASOL系列傳感器具有更好的多角度觀測(cè)能力，空間分辨率稍低(6km)，也發(fā)布了非常有特色的全球長(zhǎng)時(shí)間序列反照率產(chǎn)品。其他如靜止軌道氣象衛(wèi)星MSG、METE0SET，極軌衛(wèi)星傳感器AVHRR、VEGETATION 等傳感器都有不同覆蓋范圍的反照率產(chǎn)品，我國(guó)氣象衛(wèi)星、環(huán)境減災(zāi)小衛(wèi)星數(shù)據(jù)都可用于區(qū)域和全球范圍的地表反照率反演，目前反照率產(chǎn)品生成算法正在研制過(guò)程中。已有的反照率產(chǎn)品的生產(chǎn)系統(tǒng)環(huán)境，均是采用個(gè)人計(jì)算機(jī)少量生產(chǎn)，并且缺少長(zhǎng)時(shí)間序列的全球陸表寬波段發(fā)射率數(shù)據(jù)集。迄今為止，針對(duì)全球陸面變化研究與陸面模型研發(fā)，國(guó)際陸地遙感領(lǐng)域仍然缺乏長(zhǎng)時(shí)間序列并且時(shí)空連續(xù)、高時(shí)空分辨率的全球陸表特征參量產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)的遙感產(chǎn)品生產(chǎn)均采用個(gè)人計(jì)算機(jī)生產(chǎn)小批量產(chǎn)品，無(wú)法滿足長(zhǎng)時(shí)間序列、高時(shí)空分辨率和高質(zhì)量的遙感生產(chǎn)需求。

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)題是如何提供一種時(shí)空連續(xù)的地表反照率產(chǎn)品的生成方法及系統(tǒng)。( 二 )技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種地表反照率產(chǎn)品的生成方法，其包括步驟B 根據(jù)太陽(yáng)天頂角、觀測(cè)天頂角和相對(duì)方位角對(duì)MODIS地表反射率數(shù)據(jù)、MODIS表觀反射率數(shù)據(jù)和MODIS地表反照率數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格劃分；C 對(duì)POLDER BRDF數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)選，按照地表類型對(duì)經(jīng)過(guò)優(yōu)選的POLDER BRDF數(shù)據(jù)進(jìn)行分類；
D 根據(jù)配套光譜數(shù)據(jù)模擬得到模擬POLDER BRDF數(shù)據(jù)和模擬MODIS地表反射率數(shù)據(jù)，建立所述模擬POLDER BRDF數(shù)據(jù)和所述模擬MODIS地表反射率數(shù)據(jù)之間的多元線性轉(zhuǎn)換關(guān)系，根據(jù)所述多元線性轉(zhuǎn)換關(guān)系和經(jīng)過(guò)分類的POLDER BRDF數(shù)據(jù)，計(jì)算得到樣本MODIS 地表反射率數(shù)據(jù)；E 根據(jù)經(jīng)過(guò)分類的POLDER BRDF數(shù)據(jù)，得到POLDER反照率數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換所述POLDER 反照率數(shù)據(jù)得到寬波段地表反照率數(shù)據(jù)；F 根據(jù)所述樣本MODIS地表反射率數(shù)據(jù)和所述寬波段地表反照率數(shù)據(jù)建立第一轉(zhuǎn)換模型，根據(jù)所述第一轉(zhuǎn)換模型和經(jīng)過(guò)網(wǎng)格劃分的MODIS地表反射率數(shù)據(jù)，得到第一地表反照率數(shù)據(jù)；G 根據(jù)所述POLDER BRDF數(shù)據(jù)得到地表反射特性參數(shù)，根據(jù)所述地表反射特性參數(shù)和大氣狀態(tài)參數(shù)計(jì)算得到樣本MODIS表觀反射率數(shù)據(jù)；H:根據(jù)所述樣本MODIS表觀反射率數(shù)據(jù)和所述寬波段地表反照率數(shù)據(jù)建立第二轉(zhuǎn)換模型，根據(jù)所述第二轉(zhuǎn)換模型和經(jīng)過(guò)網(wǎng)格劃分的MODIS表觀反射率數(shù)據(jù)，得到第二地表反照率數(shù)據(jù)；I 整合所述第一地表反照率數(shù)據(jù)、所述第二地表反照率數(shù)據(jù)和經(jīng)過(guò)網(wǎng)格劃分的 MODIS地表反照率數(shù)據(jù)，生成時(shí)空連續(xù)的地表反照率產(chǎn)品。優(yōu)選地，在所述步驟B之前還包括步驟A 輸入POLDER BRDF數(shù)據(jù)、MODIS地表反射率數(shù)據(jù)、MODIS表觀反射率數(shù)據(jù)、MODIS地表反照率數(shù)據(jù)和配套光譜數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，所述步驟I具體包括步驟Il 對(duì)所述第一地表反照率數(shù)據(jù)和所述第二地表反照率數(shù)據(jù)進(jìn)行插值彌補(bǔ)；12:對(duì)所述第一地表反照率數(shù)據(jù)、所述第二地表反照率數(shù)據(jù)和經(jīng)過(guò)網(wǎng)格劃分的 MODIS地表反照率數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理；13 對(duì)歸一化處理后的第一地表反照率數(shù)據(jù)、第二地表反照率數(shù)據(jù)和經(jīng)過(guò)網(wǎng)格劃分的MODIS地表反照率數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，得到融合數(shù)據(jù)；14 對(duì)所述融合數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理；15 對(duì)平滑處理后的融合數(shù)據(jù)進(jìn)行反歸一化處理，得到所述時(shí)空連續(xù)的地表反照
率產(chǎn)品。優(yōu)選地，所述反歸一化處理的公式如下ξ = ξσ-^ι其中，ξ是所述平滑處理后的融合數(shù)據(jù)，ξ是所述時(shí)空連續(xù)的地表反照率產(chǎn)品，；; 是歸一化處理后的第一地表反照率數(shù)據(jù)、第二地表反照率數(shù)據(jù)和經(jīng)過(guò)網(wǎng)格劃分的MODIS地表反照率數(shù)據(jù)的均值，G是歸一化處理后的第一地表反照率數(shù)據(jù)、第二地表反照率數(shù)據(jù)和經(jīng)過(guò)網(wǎng)格劃分的MODIS地表反照率數(shù)據(jù)的消除隨機(jī)誤差后的標(biāo)準(zhǔn)差的平均值。優(yōu)選地，所述步驟C具體包括步驟Cl 從所述POLDER BRDF數(shù)據(jù)中剔除由于云和氣溶膠影響以及地表狀態(tài)發(fā)生變化而不滿足二向反射模型的數(shù)據(jù)；C2 對(duì)經(jīng)過(guò)所述步驟Cl處理后的POLDER BRDF數(shù)據(jù)，按照植被、冰雪和裸地三種地
表類型進(jìn)行分類。 優(yōu)選地，所述步驟C2具體包括步驟
C21 判斷POLDER BRDF數(shù)據(jù)的NDVI值是否大于0. 2，如果是，則判定所述POLDER BRDF數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的像元為植被，否則執(zhí)行步驟C22 ；C22 判斷POLDER BRDF數(shù)據(jù)是否其藍(lán)光波段反射率大于0. 3或者紅光波段反射率大于0. 3，如果是，則判定所述POLDER BRDF數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的像元為冰雪，否則，判定所述POLDER BRDF數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的像元為裸地。優(yōu)選地，所述步驟E具體包括步驟El 對(duì)所述經(jīng)過(guò)分類的POLDER BRDF數(shù)據(jù)進(jìn)行半球積分，得到各波段的POLDER反照率數(shù)據(jù)；E2:根據(jù)窄波段向?qū)挷ǘ蔚霓D(zhuǎn)換公式，轉(zhuǎn)換所述POLDER反照率數(shù)據(jù)得到所述寬波段地表反照率數(shù)據(jù)。本發(fā)明還提供一種地表反照率產(chǎn)品的生成系統(tǒng)，其包括網(wǎng)格劃分模塊用于根據(jù)太陽(yáng)天頂角、觀測(cè)天頂角和相對(duì)方位角對(duì)MODIS地表反射率數(shù)據(jù)、MODIS表觀反射率數(shù)據(jù)和MODIS地表反照率數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格劃分；POLDER BRDF數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊用于對(duì)POLDER BRDF數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)選，按照地表類型對(duì)經(jīng)過(guò)優(yōu)選的POLDER BRDF數(shù)據(jù)進(jìn)行分類；樣本MODIS地表模塊用于根據(jù)配套光譜數(shù)據(jù)模擬得到模擬POLDER BRDF數(shù)據(jù)和模擬MODIS地表反射率數(shù)據(jù)，建立所述模擬POLDER BRDF數(shù)據(jù)和所述模擬MODIS地表反射率數(shù)據(jù)之間的多元線性轉(zhuǎn)換關(guān)系，根據(jù)所述多元線性轉(zhuǎn)換關(guān)系和經(jīng)過(guò)分類的P0LDERBRDF數(shù)據(jù)，計(jì)算得到樣本MODIS地表反射率數(shù)據(jù)；POLDER轉(zhuǎn)換模塊用于根據(jù)經(jīng)過(guò)分類的POLDER BRDF數(shù)據(jù)，得到POLDER反照率數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換所述POLDER反照率數(shù)據(jù)得到寬波段地表反照率數(shù)據(jù)；第一產(chǎn)品模塊用于根據(jù)所述樣本MODIS地表反射率數(shù)據(jù)和所述寬波段地表反照率數(shù)據(jù)建立第一轉(zhuǎn)換模型，根據(jù)所述第一轉(zhuǎn)換模型和經(jīng)過(guò)網(wǎng)格劃分的MODIS地表反射率數(shù)據(jù)，得到第一地表反照率數(shù)據(jù)；樣本MODIS表觀模塊用于根據(jù)所述POLDER BRDF數(shù)據(jù)得到地表反射特性參數(shù)，根據(jù)所述地表反射特性參數(shù)和大氣狀態(tài)參數(shù)計(jì)算得到樣本MODIS表觀反射率數(shù)據(jù)；第二產(chǎn)品模塊用于根據(jù)所述樣本MODIS表觀反射率數(shù)據(jù)和所述寬波段地表反照率數(shù)據(jù)建立第二轉(zhuǎn)換模型，根據(jù)所述第二轉(zhuǎn)換模型和經(jīng)過(guò)網(wǎng)格劃分的MODIS表觀反射率數(shù)據(jù)，得到第二地表反照率數(shù)據(jù)；終產(chǎn)品模塊用于整合所述第一地表反照率數(shù)據(jù)、所述第二地表反照率數(shù)據(jù)和經(jīng)過(guò)網(wǎng)格劃分的MODIS地表反照率數(shù)據(jù)，生成時(shí)空連續(xù)的地表反照率產(chǎn)品。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)接收模塊用于接收POLDER BRDF數(shù)據(jù)、MODIS地表反射率數(shù)據(jù)、MODIS表觀反射率數(shù)據(jù)、MODIS地表反照率數(shù)據(jù)和配套光譜數(shù)據(jù)。(三)有益效果本發(fā)明所述地表反照率產(chǎn)品的生成方法及系統(tǒng)，以現(xiàn)有反照率產(chǎn)品為基礎(chǔ)，通過(guò)數(shù)據(jù)融合技術(shù)，生產(chǎn)出長(zhǎng)時(shí)間序列并且時(shí)空連續(xù)、高時(shí)空分辨率的地表反照率產(chǎn)品，對(duì)于全球陸面變化研究和陸面模型研發(fā)具有積極意義。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例所述地表反照率產(chǎn)品的生成方法流程圖；圖2是MCD43產(chǎn)品與第一地表反照率數(shù)據(jù)對(duì)比的散點(diǎn)圖；圖3是Bondville站點(diǎn)2006年反照率地面測(cè)量結(jié)果與第二地表反照率數(shù)據(jù)的對(duì)比圖；圖4是Flagstaff-Wildfire站點(diǎn)2006年反照率地面測(cè)量結(jié)果與第二地表反照率數(shù)據(jù)的對(duì)比圖；圖5是Willow_Creek站點(diǎn)不同方法生成的地表反照率產(chǎn)品整合后的結(jié)果對(duì)比示意圖。
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是本發(fā)明實(shí)施例所述地表反照率產(chǎn)品的生成方法流程圖。如圖1所示，所述方法包括步驟A 輸入以下數(shù)據(jù)(1) POLDER BRDF 數(shù)據(jù)POLDER BRDF數(shù)據(jù)的空間分辨率為(6kmX 7km)，是目前能獲得的最新多角度衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，有豐富的角度、光譜和極化信息，是多角度遙感的理想數(shù)據(jù)之一。輸入的POLDER BRDF數(shù)據(jù)共包括13227個(gè)數(shù)據(jù)文件。(2)MODIS地表反射率數(shù)據(jù)MODIS地表反射率數(shù)據(jù)是指M0D09GA產(chǎn)品。MODIS地表反射率數(shù)據(jù)中含有MODIS 的1-7波段的500米分辨率的反射率數(shù)據(jù)和Ikm分辨率的觀測(cè)天頂角、觀測(cè)方位角、太陽(yáng)天頂角、太陽(yáng)方位角和質(zhì)量控制等信息。(3)MODIS表觀反射率數(shù)據(jù)MODIS表觀反射率數(shù)據(jù)是指MODIS大氣層頂反射率數(shù)據(jù)，即MODIS的LlB數(shù)據(jù)，其中含有MODIS的36個(gè)波段的數(shù)據(jù)以及相應(yīng)的輻射定標(biāo)信息和地理定位信息。(4)配套光譜數(shù)據(jù)配套的光譜數(shù)據(jù)共有493個(gè)，分別是梁順林教授2004年著作《定量遙感》所附光盤中提供的119條波譜、“我國(guó)典型地物標(biāo)準(zhǔn)波普數(shù)據(jù)庫(kù)”提供的2M條植被和土壤波譜、黑河綜合遙感聯(lián)合實(shí)驗(yàn)采集的103條典型地物波譜和格林蘭采集的47條冰雪波譜數(shù)據(jù)。(5)MODIS地表反照率數(shù)據(jù)MODIS地表反照率數(shù)據(jù)(MCD43)是利用半經(jīng)驗(yàn)的線性核驅(qū)動(dòng)模型及16天合成的多角度多波段觀測(cè)數(shù)據(jù)反演得到的地表反照率產(chǎn)品。是Terra和Aqua星數(shù)據(jù)共同合成的MODIS Level3標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)產(chǎn)品之一。以MCD43B3產(chǎn)品為例，它具有Ikm的空間分辨率以及8天的時(shí)間分辨率，其數(shù)據(jù)產(chǎn)品中包含MODIS傳感器1-7波段的7個(gè)窄波段以及可見光 (0. 3-0. 7 μ m)、近紅外(0. 7-5. Oym)及短波波段(0. 3-5. Oym)三個(gè)寬波段的白空反照率和黑空反照率。步驟B:根據(jù)太陽(yáng)天頂角、觀測(cè)天頂角和相對(duì)方位角對(duì)所述MODIS地表反射率數(shù)據(jù)、MODIS表觀反射率數(shù)據(jù)和MODIS地表反照率數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格劃分。太陽(yáng)天頂角以2度間隔進(jìn)行劃分，范圍是0-80度，網(wǎng)格中心點(diǎn)分別是0，2， 4……度，共分為41個(gè)間隔。觀測(cè)天頂角以2度間隔進(jìn)行劃分，范圍是0-64度，網(wǎng)格中心點(diǎn)分別是0，2，4……度，共分為33個(gè)間隔。相對(duì)方位角以5度間隔進(jìn)行劃分，范圍是0-180 度，網(wǎng)格中心點(diǎn)分別是0，5，10.....度，共分為37個(gè)間隔。因此根據(jù)太陽(yáng)天頂角、觀測(cè)天頂角和相對(duì)方位角將所述MODIS地表反射率數(shù)據(jù)、MODIS表觀反射率數(shù)據(jù)和MODIS地表反照率數(shù)據(jù)分別分成41*33*37 = 50061個(gè)網(wǎng)格。步驟C:對(duì)所述POLDER BRDF數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)選，按照地表類型對(duì)經(jīng)過(guò)優(yōu)選的POLDER BRDF數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。所述步驟C具體包括步驟Cl 從所述POLDER BRDF數(shù)據(jù)中剔除由于云和氣溶膠影響以及地表狀態(tài)發(fā)生變化而不滿足二向反射模型的數(shù)據(jù)。POLDER BRDF數(shù)據(jù)總體質(zhì)量非常好，但是部分?jǐn)?shù)據(jù)由于云和氣溶膠影響以及地表狀態(tài)發(fā)生變化(比如降雨、降雪等過(guò)程)，不再滿足二向反射模型的假設(shè)。因此需要對(duì) POLDER BRDF數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，剔除不適合做訓(xùn)練數(shù)據(jù)的部分。如果某個(gè)POLDER BRDF數(shù)據(jù)滿足以下3個(gè)判別準(zhǔn)則之一，則認(rèn)為它是無(wú)效數(shù)據(jù)集490nm波段反射率的擬合均方根誤差(RMSE)大于0. 01，或者其除以490nm波段的平均反射率大于0. 3 ；6個(gè)波段反射率擬合均方根誤差的和大于0. 1，或者其除以6個(gè)波段的平均反射率的和大于0. 2 ；總觀測(cè)數(shù)小于80個(gè)，或者觀測(cè)的軌數(shù)小于4軌。POLDER BRDF數(shù)據(jù)共有13227個(gè)數(shù)據(jù)文件，經(jīng)過(guò)篩選，剔除4203個(gè)，剩余90 個(gè)數(shù)據(jù)文件成為優(yōu)選的POLDER BRDF數(shù)據(jù)。步驟C2 對(duì)經(jīng)過(guò)所述步驟Cl處理后的POLDER BRDF數(shù)據(jù)，按照植被、冰雪和裸地
三種地表類型進(jìn)行分類。不同地表類型具有不同的雙向反射率特征，有必要引入地物分類信息，進(jìn)一步細(xì)分訓(xùn)練樣本，減少后續(xù)步驟中線性回歸模型的不確定性。因此，我們選擇直接根據(jù)遙感觀測(cè)數(shù)據(jù)分類的策略，分類的具體步驟如下步驟C21 計(jì)算 POLDER BRDF 數(shù)據(jù)的 NDVI (Normalized Difference Vegetation Index,歸一化植被指數(shù))。判斷NDVI是否大于0. 2，如果是，則判定所述POLDER BRDF數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的像元為植被，否則執(zhí)行步驟C22。其中，NDVI的具體計(jì)算公式為NDVI = (R2-R1)/(R2+R1) (1)其中R2表示地物0. 865微米的地表反射率值，Rl表示地物0. 67微米的地表反射率值。步驟C22 判斷POLDER BRDF數(shù)據(jù)是否藍(lán)光波段(0. 49微米)反射率大于0. 3，或者紅光波段(0. 67微米)反射率大于0. 3，如果是，則判定所述POLDER BRDF數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的像元為冰雪，否則，判斷所述POLDER BRDF數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的像元為裸地。步驟D 根據(jù)所述配套光譜數(shù)據(jù)模擬得到模擬POLDER BRDF數(shù)據(jù)和模擬MODIS地表反射率數(shù)據(jù)，建立所述模擬POLDER BRDF數(shù)據(jù)和所述模擬MODIS地表反射率數(shù)據(jù)之間的多元線性轉(zhuǎn)換關(guān)系，根據(jù)所述多元線性轉(zhuǎn)換關(guān)系和經(jīng)過(guò)分類的POLDER BRDF數(shù)據(jù)，計(jì)算得到樣本MODIS地表反射率數(shù)據(jù)。所述模擬POLDER BRDF數(shù)據(jù)和所述模擬MODIS地表反射率數(shù)據(jù)之間的多元線性轉(zhuǎn)換關(guān)系公式如下Mi = offset+ Σ Ki*Pi (2)其中Mi是第i波段樣本MODIS地表反射率數(shù)據(jù)，Ki為第i個(gè)波段的轉(zhuǎn)換系數(shù)，Pi 為第i個(gè)波段的經(jīng)過(guò)分類的POLDER BRDF數(shù)據(jù)，offset是偏移值。生成的各波段樣本MODIS 地表反射率數(shù)據(jù)如表1所示。表1各波段樣本MODIS地表反射率數(shù)據(jù)表
權(quán)利要求
1.一種地表反照率產(chǎn)品的生成方法，其特征在于，包括步驟B 根據(jù)太陽(yáng)天頂角、觀測(cè)天頂角和相對(duì)方位角對(duì)MODIS地表反射率數(shù)據(jù)、MODIS表觀反射率數(shù)據(jù)和MODIS地表反照率數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格劃分；C 對(duì)POLDER BRDF數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)選，按照地表類型對(duì)經(jīng)過(guò)優(yōu)選的POLDER BRDF數(shù)據(jù)進(jìn)行分類；D 根據(jù)配套光譜數(shù)據(jù)模擬得到模擬POLDER BRDF數(shù)據(jù)和模擬MODIS地表反射率數(shù)據(jù)， 建立所述模擬POLDER BRDF數(shù)據(jù)和所述模擬MODIS地表反射率數(shù)據(jù)之間的多元線性轉(zhuǎn)換關(guān)系，根據(jù)所述多元線性轉(zhuǎn)換關(guān)系和經(jīng)過(guò)分類的POLDER BRDF數(shù)據(jù)，計(jì)算得到樣本MODIS地表反射率數(shù)據(jù)；E 根據(jù)經(jīng)過(guò)分類的POLDER BRDF數(shù)據(jù)，得到POLDER反照率數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換所述POLDER反照率數(shù)據(jù)得到寬波段地表反照率數(shù)據(jù)；F 根據(jù)所述樣本MODIS地表反射率數(shù)據(jù)和所述寬波段地表反照率數(shù)據(jù)建立第一轉(zhuǎn)換模型，根據(jù)所述第一轉(zhuǎn)換模型和經(jīng)過(guò)網(wǎng)格劃分的MODIS地表反射率數(shù)據(jù)，得到第一地表反照率數(shù)據(jù)；G 根據(jù)所述POLDER BRDF數(shù)據(jù)得到地表反射特性參數(shù)，根據(jù)所述地表反射特性參數(shù)和大氣狀態(tài)參數(shù)計(jì)算得到樣本MODIS表觀反射率數(shù)據(jù)；H 根據(jù)所述樣本MODIS表觀反射率數(shù)據(jù)和所述寬波段地表反照率數(shù)據(jù)建立第二轉(zhuǎn)換模型，根據(jù)所述第二轉(zhuǎn)換模型和經(jīng)過(guò)網(wǎng)格劃分的MODIS表觀反射率數(shù)據(jù)，得到第二地表反照率數(shù)據(jù)；I整合所述第一地表反照率數(shù)據(jù)、所述第二地表反照率數(shù)據(jù)和經(jīng)過(guò)網(wǎng)格劃分的MODIS 地表反照率數(shù)據(jù)，生成時(shí)空連續(xù)的地表反照率產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟B之前還包括步驟A輸入 POLDER BRDF數(shù)據(jù)、MODIS地表反射率數(shù)據(jù)、MODIS表觀反射率數(shù)據(jù)、MODIS地表反照率數(shù)據(jù)和配套光譜數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟I具體包括步驟II對(duì)所述第一地表反照率數(shù)據(jù)和所述第二地表反照率數(shù)據(jù)進(jìn)行插值彌補(bǔ)；12 對(duì)所述第一地表反照率數(shù)據(jù)、所述第二地表反照率數(shù)據(jù)和經(jīng)過(guò)網(wǎng)格劃分的MODIS 地表反照率數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理；13:對(duì)歸一化處理后的第一地表反照率數(shù)據(jù)、第二地表反照率數(shù)據(jù)和經(jīng)過(guò)網(wǎng)格劃分的 MODIS地表反照率數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，得到融合數(shù)據(jù)； 14 對(duì)所述融合數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理；15:對(duì)平滑處理后的融合數(shù)據(jù)進(jìn)行反歸一化處理，得到所述時(shí)空連續(xù)的地表反照率產(chǎn)PΡΠ O
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述反歸一化處理的公式如下 ξ=ξσ-μ其中，ξ是所述平滑處理后的融合數(shù)據(jù)，ξ是所述時(shí)空連續(xù)的地表反照率產(chǎn)品，G是歸一化處理后的第一地表反照率數(shù)據(jù)、第二地表反照率數(shù)據(jù)和經(jīng)過(guò)網(wǎng)格劃分的MODIS地表反照率數(shù)據(jù)的均值，G是歸一化處理后的第一地表反照率數(shù)據(jù)、第二地表反照率數(shù)據(jù)和經(jīng)過(guò)網(wǎng)格劃分的MODIS地表反照率數(shù)據(jù)的消除隨機(jī)誤差后的標(biāo)準(zhǔn)差的平均值。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟C具體包括步驟Cl 從所述POLDER BRDF數(shù)據(jù)中剔除由于云和氣溶膠影響以及地表狀態(tài)發(fā)生變化而不滿足二向反射模型的數(shù)據(jù)；C2 對(duì)經(jīng)過(guò)所述步驟Cl處理后的POLDER BRDF數(shù)據(jù)，按照植被、冰雪和裸地三種地表類型進(jìn)行分類。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟C2具體包括步驟C21 判斷POLDER BRDF數(shù)據(jù)的NDVI值是否大于0. 2，如果是，則判定所述POLDER BRDF 數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的像元為植被，否則執(zhí)行步驟C22 ；C22 判斷POLDER BRDF數(shù)據(jù)是否其藍(lán)光波段反射率大于0. 3或者紅光波段反射率大于 0. 3，如果是，則判定所述POLDER BRDF數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的像元為冰雪，否則，判定所述POLDER BRDF 數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的像元為裸地。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟E具體包括步驟El 對(duì)所述經(jīng)過(guò)分類的POLDER BRDF數(shù)據(jù)進(jìn)行半球積分，得到各波段的POLDER反照率數(shù)據(jù)；E2 根據(jù)窄波段向?qū)挷ǘ蔚霓D(zhuǎn)換公式，轉(zhuǎn)換所述POLDER反照率數(shù)據(jù)得到所述寬波段地表反照率數(shù)據(jù)。
8.—種地表反照率產(chǎn)品的生成系統(tǒng)，其特征在于，包括網(wǎng)格劃分模塊用于根據(jù)太陽(yáng)天頂角、觀測(cè)天頂角和相對(duì)方位角對(duì)MODIS地表反射率數(shù)據(jù)、MODIS表觀反射率數(shù)據(jù)和MODIS地表反照率數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格劃分；POLDER BRDF數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊用于對(duì)POLDER BRDF數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)選，按照地表類型對(duì)經(jīng)過(guò)優(yōu)選的POLDER BRDF數(shù)據(jù)進(jìn)行分類；樣本MODIS地表模塊用于根據(jù)配套光譜數(shù)據(jù)模擬得到模擬POLDER BRDF數(shù)據(jù)和模擬 MODIS地表反射率數(shù)據(jù)，建立所述模擬POLDER BRDF數(shù)據(jù)和所述模擬MODIS地表反射率數(shù)據(jù)之間的多元線性轉(zhuǎn)換關(guān)系，根據(jù)所述多元線性轉(zhuǎn)換關(guān)系和經(jīng)過(guò)分類的P0LDERBRDF數(shù)據(jù)，計(jì)算得到樣本MODIS地表反射率數(shù)據(jù)；POLDER轉(zhuǎn)換模塊用于根據(jù)經(jīng)過(guò)分類的POLDER BRDF數(shù)據(jù)，得到POLDER反照率數(shù)據(jù)， 轉(zhuǎn)換所述POLDER反照率數(shù)據(jù)得到寬波段地表反照率數(shù)據(jù)；第一產(chǎn)品模塊用于根據(jù)所述樣本MODIS地表反射率數(shù)據(jù)和所述寬波段地表反照率數(shù)據(jù)建立第一轉(zhuǎn)換模型，根據(jù)所述第一轉(zhuǎn)換模型和經(jīng)過(guò)網(wǎng)格劃分的MODIS地表反射率數(shù)據(jù)， 得到第一地表反照率數(shù)據(jù)；樣本MODIS表觀模塊用于根據(jù)所述POLDER BRDF數(shù)據(jù)得到地表反射特性參數(shù)，根據(jù)所述地表反射特性參數(shù)和大氣狀態(tài)參數(shù)計(jì)算得到樣本MODIS表觀反射率數(shù)據(jù)；第二產(chǎn)品模塊用于根據(jù)所述樣本MODIS表觀反射率數(shù)據(jù)和所述寬波段地表反照率數(shù)據(jù)建立第二轉(zhuǎn)換模型，根據(jù)所述第二轉(zhuǎn)換模型和經(jīng)過(guò)網(wǎng)格劃分的MODIS表觀反射率數(shù)據(jù)， 得到第二地表反照率數(shù)據(jù)；終產(chǎn)品模塊用于整合所述第一地表反照率數(shù)據(jù)、所述第二地表反照率數(shù)據(jù)和經(jīng)過(guò)網(wǎng)格劃分的MODIS地表反照率數(shù)據(jù)，生成時(shí)空連續(xù)的地表反照率產(chǎn)品。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)接收模塊用于接收POLDER BRDF數(shù)據(jù)、MODIS地表反射率數(shù)據(jù)、MODIS表觀反射率數(shù)據(jù)、MODIS地表反照率數(shù)據(jù)和配套光譜數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種地表反照率產(chǎn)品的生成方法及系統(tǒng)，涉及衛(wèi)星遙感領(lǐng)域。所述方法包括步驟根據(jù)經(jīng)過(guò)分類的POLDER BRDF數(shù)據(jù)，得到POLDER反照率數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換POLDER反照率數(shù)據(jù)得到寬波段地表反照率數(shù)據(jù)；根據(jù)樣本MODIS地表反射率數(shù)據(jù)和寬波段地表反照率數(shù)據(jù)建立第一轉(zhuǎn)換模型，得到第一地表反照率數(shù)據(jù)；根據(jù)樣本MODIS表觀反射率數(shù)據(jù)和寬波段地表反照率數(shù)據(jù)建立第二轉(zhuǎn)換模型，得到第二地表反照率數(shù)據(jù)；整合第一和第二地表反照率數(shù)據(jù)，及經(jīng)網(wǎng)格劃分的MODIS地表反照率數(shù)據(jù)，生成時(shí)空連續(xù)的地表反照率產(chǎn)品。本發(fā)明生產(chǎn)出了長(zhǎng)時(shí)間序列并且時(shí)空連續(xù)、高時(shí)空分辨率的地表反照率產(chǎn)品，提高了地表反照率產(chǎn)品反演的精度。
文檔編號(hào)G01N21/55GK102435586SQ20111027610
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者劉強(qiáng), 張?chǎng)? 梁順林, 王立釗, 瞿瑛, 趙祥 申請(qǐng)人:北京師范大學(xué)