多源遙感協(xié)同反演

1、地表參數(shù)多源遙感協(xié)同反演中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所/北京師范大學(xué)遙感科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室State Key Laboratory of Remote Sensing Science報(bào)告人：柳欽火2013年11月1日一、引言二、全球綜合觀測(cè)共性定量遙感產(chǎn)品生成系統(tǒng)設(shè)計(jì)三、地表參數(shù)多源遙感協(xié)同反演研究進(jìn)展報(bào)告提綱遙感科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室State Key Laboratory of Remote Sensing Science 礦產(chǎn)、森林、水等戰(zhàn)略資源短缺 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)與糧食安全 新時(shí)期重大外交事務(wù) 國(guó)際氣候變化談判 低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展 國(guó)際碳貿(mào)易戰(zhàn)略布局 國(guó)際河流水事外交談判 急需開(kāi)展對(duì)境外乃至全球的有效

2、監(jiān)測(cè)，為國(guó)家決策與外交談判提供信息支撐國(guó)內(nèi)戰(zhàn)略資源的短缺使掌握全球同類資源狀況信息迫在眉睫 星機(jī)地立體綜合定量遙感系統(tǒng)，具有充分利用衛(wèi)星、航空和地基遙感平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，顯著增強(qiáng)全球資源環(huán)境監(jiān)測(cè)能力 遙感技術(shù)是跨境獲取全球戰(zhàn)略資源狀況信息的重要手段5地球觀測(cè)系統(tǒng)發(fā)展迅速美國(guó)：NASA 不斷提出以地球系統(tǒng)為研究對(duì)象的對(duì)地觀測(cè)計(jì)劃，引領(lǐng)遙感發(fā)展方向，EOS計(jì)劃等歐盟：SPOT、ENVISAT等衛(wèi)星計(jì)劃獨(dú)具特色我國(guó)：氣象衛(wèi)星、資源衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星、環(huán)境減災(zāi)小衛(wèi)星星座逐步業(yè)務(wù)化，高分辨率對(duì)地觀測(cè)專項(xiàng)定量遙感的核心是從觀測(cè)數(shù)據(jù)中反演地表參數(shù)；遙感輻射傳輸模型是遙感反演的基礎(chǔ)。 P 是待反演的地表參數(shù)遙感科學(xué)國(guó)家

3、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室State Key Laboratory of Remote Sensing Science鄰近像元目標(biāo)像元太陽(yáng)入射光大氣散射紫外線可見(jiàn)光中紅微波熱紅外太赫茲110-510-310-410-210-60.710-60.410-60.0110-6單位: m近紅 研究電磁波與地物的相互作用機(jī)理，建立地表與大氣遙感輻射傳輸模型。臨近效應(yīng)可見(jiàn)光反射建模熱紅外輻射建模存在的問(wèn)題：以葉面積指數(shù)產(chǎn)品為例 目前遙感反演LAI的方法一般大體可以分為三類：經(jīng)驗(yàn)關(guān)系法、物理模型法和混合反演法。（1）經(jīng)驗(yàn)關(guān)系法：建立LAI實(shí)測(cè)值與植被指數(shù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)關(guān)系。算法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)且計(jì)算效率高但缺乏物理機(jī)理描述，普適性

4、差。（2）物理模型法：基于遙感輻射傳輸模型，如GO模型、RT模型、GORT模型等。該方法物理機(jī)理明確，但模型復(fù)雜，計(jì)算量大。（3）混合反演法：基于貝葉斯理論的混合反演方法以及綜合物理模型和統(tǒng)計(jì)方法一體的混合反演方法。 以上這些反演方法，都是為了能在反演過(guò)程中融入更多的先驗(yàn)知識(shí)，包括對(duì)參數(shù)、模型和觀測(cè)數(shù)據(jù)的先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)，來(lái)解決遙感反演中的“病態(tài)”問(wèn)題。AVHRR (for C3 LAI）MODIS (for C4 LAI）VEGATATION目前全球部分LAI產(chǎn)品主要特征葉面積指數(shù)全球產(chǎn)品及精度分析葉面積指數(shù)全球產(chǎn)品及精度分析( Morisette et al., 2006 & Garrigues

5、 et al., 2008 ) 全球LAI產(chǎn)品直接驗(yàn)證框架和策略地面點(diǎn)測(cè)量 ESU 站點(diǎn)尺度高分辨率LAI參考圖葉面積指數(shù)全球產(chǎn)品及精度分析全球LAI產(chǎn)品交叉驗(yàn)證框架和策略(Garrigues et al., 2008)存在的問(wèn)題 針對(duì)特定遙感傳感器的產(chǎn)品，定量化水平低、時(shí)空不連續(xù)，精度不高；定量遙感仍存在關(guān)鍵技術(shù)瓶頸亟待突破不同傳感器定量遙感產(chǎn)品不一致性問(wèn)題多源遙感協(xié)同反演問(wèn)題地星協(xié)同的定量遙感估算問(wèn)題( Garrigues, 2008)高精度無(wú)縫化定量遙感反演技術(shù)已成為遙感科學(xué)發(fā)展方向 多光譜 高光譜 合成孔徑雷達(dá) 熱紅外大氣激光高度計(jì) 地表激光高度計(jì) 被動(dòng)微波 雷達(dá)高度計(jì)深空探測(cè) 微波測(cè)

6、距 測(cè)光儀 散射計(jì)單一遙感器的定量遙感產(chǎn)品精度不高、時(shí)空不連續(xù)、產(chǎn)品之間一致性差，尚缺乏獨(dú)立于傳感器的定量化遙感綜合產(chǎn)品。發(fā)展多源遙感高精度協(xié)同反演技術(shù)，綜合利用星機(jī)地綜合觀測(cè)數(shù)據(jù)資源，形成高精度無(wú)縫化定量遙感產(chǎn)品快速實(shí)時(shí)生產(chǎn)能力一、引言二、全球綜合觀測(cè)共性定量遙感產(chǎn)品生成系統(tǒng)設(shè)計(jì)三、地表參數(shù)多源遙感協(xié)同反演研究進(jìn)展報(bào)告提綱遙感科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室State Key Laboratory of Remote Sensing Science863重大項(xiàng)目“星機(jī)地定量遙感技術(shù)系統(tǒng)與應(yīng)用”項(xiàng)目總體目標(biāo)面向礦產(chǎn)、跨境河流、糧食、森林與碳匯等戰(zhàn)略資源的全球監(jiān)測(cè)需求，研究星地協(xié)同觀測(cè)與衛(wèi)星組網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，攻克

7、多尺度時(shí)空遙感數(shù)據(jù)快速定量流程化處理、基于衛(wèi)星組網(wǎng)和虛擬星座的綜合定量遙感產(chǎn)品生成和真實(shí)性檢驗(yàn)等關(guān)鍵技術(shù)，為建立星機(jī)地綜合定量遙感應(yīng)用系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)全球資源與環(huán)境遙感信息的業(yè)務(wù)運(yùn)行服務(wù)提供技術(shù)支撐，為國(guó)家全球資源環(huán)境戰(zhàn)略決策與外交談判提供信息支撐。一期：突破關(guān)鍵技術(shù)，建立原型系統(tǒng)，2012.1-2014.12二期：集成一期研究、建立業(yè)務(wù)化系統(tǒng)，2013.1-2015.12總體:實(shí)現(xiàn)遙感數(shù)據(jù)服務(wù)到遙感產(chǎn)品服務(wù)的跨越一、項(xiàng)目總體目標(biāo)批復(fù)經(jīng)費(fèi)：9612萬(wàn)元，分為11個(gè)課題 重點(diǎn)開(kāi)展星機(jī)地綜合定量遙感標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范研究、核心關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和原型系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，以及模型方法的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，為二期項(xiàng)目開(kāi)展提供技

8、術(shù)方法支撐。項(xiàng)目一期：20122014年項(xiàng)目二期：20132015年 集成一期關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)解決全球定量遙感信息服務(wù)，建立業(yè)務(wù)化的運(yùn)行系統(tǒng)批復(fù)經(jīng)費(fèi)：3710萬(wàn)元，分為3個(gè)課題 二、項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)1. 框架設(shè)計(jì)：中國(guó)遙感網(wǎng)的組成單元及其相互關(guān)系衛(wèi)星遙感網(wǎng)（松/緊耦合）航空遙感網(wǎng)（區(qū)域分布）地面數(shù)據(jù)傳感網(wǎng)（行業(yè)/區(qū)域）天空地一體化遙感觀測(cè)網(wǎng)遙感數(shù)據(jù)庫(kù)遙感模型庫(kù)共性產(chǎn)品庫(kù)元數(shù)據(jù)建庫(kù)遙感綜合試驗(yàn)遙感數(shù)據(jù)共享網(wǎng)真實(shí)性檢驗(yàn)全球性應(yīng)用示范行業(yè)應(yīng)用示范全球與行業(yè)應(yīng)用示范網(wǎng)專題1 .專題N 中亞非洲課題一：星機(jī)地綜合觀測(cè)定量遙感融合處理與共性產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)課題二：典型應(yīng)用領(lǐng)域全球定量遙感產(chǎn)品生產(chǎn)體系課題三：綜合定量

9、遙感產(chǎn)品服務(wù)規(guī)范及運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)一期二期星機(jī)地綜合定量遙感產(chǎn)品技術(shù)服務(wù)系統(tǒng)共性產(chǎn)品提供應(yīng)用產(chǎn)品提供數(shù)據(jù)產(chǎn)品提供二、項(xiàng)目總體設(shè)計(jì) 課題及項(xiàng)目對(duì)接設(shè)計(jì)（1）突破多源遙感協(xié)同高精度定量反演、特定傳感器無(wú)關(guān)的多尺度定量遙感產(chǎn)品無(wú)縫化生產(chǎn)等核心技術(shù)；（2）建立新的全球綜合觀測(cè)多尺度陸表定量遙感產(chǎn)品技術(shù)體系；（3）設(shè)計(jì)研制新一代可定制流程的全球多尺度多源定量遙感產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)，具備全球公里級(jí)、區(qū)域百米級(jí)和十米級(jí)共性定量遙感產(chǎn)品自動(dòng)化、規(guī)模化快速生產(chǎn)能力。星機(jī)地綜合定量遙感產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)研發(fā)目標(biāo)針對(duì)糧食、礦產(chǎn)、森林、水與環(huán)境等領(lǐng)域應(yīng)用定量遙感產(chǎn)品需求分析編號(hào)遙感產(chǎn)品分辨率主要應(yīng)用領(lǐng)域主要針對(duì)的國(guó)內(nèi)遙感產(chǎn)品主要針對(duì)的國(guó)

10、外遙感產(chǎn)品問(wèn)題1植被精細(xì)分類、植被指數(shù)、葉面積指數(shù)、植被覆蓋度、葉率素含量、物候期、光合有效輻射吸收比例30m-1k m農(nóng)業(yè)、林業(yè)、生態(tài)HJ, 高分,CBERS, FYTM, MODIS, MISR, MERIS, VEGETATION, POLDER, MSG精度不高、時(shí)空不連續(xù)2氣溶膠光學(xué)厚度、反照率、地表溫度、冠層溫度、發(fā)射率30m-1km環(huán)境、生態(tài)、氣候變化HJ, FY, CBERSTM, MODIS, ASTER, AATSR, MSG, GMS, GOES時(shí)間分辨率不夠3下行短波輻射、下行長(zhǎng)波輻射、光合有效輻射、凈輻射300m-1k m環(huán)境、氣候變化HJ, FYMODIS、MTSA

11、T、GOES、MSG精度不高、時(shí)空不連續(xù)5土壤含水量、雪水當(dāng)量、雪蓋面積、降水1km-25 km水資源、氣候變化FYSMOS, SMAP, AMSR-E, TRMM、AMSR、AMSU-B、GEO-VIRS空間分辨率不夠、精度不高6空氣動(dòng)力學(xué)粗糙度、感熱通量、潛熱通量、蒸散、植被的凈初級(jí)生產(chǎn)力300m-1km農(nóng)業(yè)、林業(yè)、氣候變化HJ, FYAVHRR, MODIS, AATSR, MSG, MTSAT、GOES無(wú)定量遙感產(chǎn)品生產(chǎn)多源遙感數(shù)據(jù)基礎(chǔ)產(chǎn)品：星機(jī)地組網(wǎng)觀測(cè)的多傳感器標(biāo)準(zhǔn)化、歸一化處理的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品；共性產(chǎn)品：具有明確地學(xué)含義的時(shí)空無(wú)縫定量遙感產(chǎn)品：專題產(chǎn)品：結(jié)合專業(yè)模型生成具有明確應(yīng)用意義

12、的遙感產(chǎn)品；應(yīng)用產(chǎn)品：行業(yè)應(yīng)用決策支持信息產(chǎn)品。定量遙感產(chǎn)品體系 定量遙感產(chǎn)品按需生產(chǎn)與服務(wù)流程面臨的問(wèn)題與挑戰(zhàn)構(gòu)建多維度定量遙感網(wǎng)，構(gòu)建全球高精度定量遙感產(chǎn)品無(wú)縫化生產(chǎn)技術(shù)體系，面臨的問(wèn)題和挑戰(zhàn)：衛(wèi)星、航空與地面?zhèn)鞲衅鹘M網(wǎng)與協(xié)同觀測(cè)技術(shù)體系 多維度定量遙感網(wǎng)產(chǎn)品生成技術(shù)體系？ 多尺度時(shí)空遙感數(shù)據(jù)的高精度定標(biāo)與流程化處理？光學(xué)與微波的協(xié)同反演（光譜維） 星地協(xié)同觀測(cè)與同化（知識(shí)維） 遙感產(chǎn)品的空間尺度效應(yīng)與真實(shí)性檢驗(yàn)（空間維） 定量遙感產(chǎn)品與過(guò)程模型同化,提高模型模擬預(yù)報(bào)能力？（時(shí)間維）25總體思路衛(wèi)星組網(wǎng)，提高時(shí)空覆蓋多源多尺度協(xié)同反演算法，提高產(chǎn)品精度多源多尺度數(shù)據(jù)歸一化，為算法提供標(biāo)準(zhǔn)輸

13、入數(shù)據(jù)高性能計(jì)算，提高效率自動(dòng)化技術(shù)，提高算法的實(shí)用性多源多尺度定量遙感產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)二期一期26產(chǎn)品體系設(shè)計(jì)：產(chǎn)品種類多源協(xié)同的產(chǎn)品將在性能上得到提高空間分辨率提高：7種時(shí)間分辨率提高：15種空間覆蓋范圍提高：2種新產(chǎn)品：6種產(chǎn)品體系設(shè)計(jì)：組網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)類型衛(wèi)星/傳感器數(shù)據(jù)類型衛(wèi)星/傳感器靜止衛(wèi)星數(shù)據(jù)(波段：可見(jiàn)光熱紅外；分辨率：公里至10公里)FY-2D中高分辨率極軌衛(wèi)星數(shù)據(jù)(波段：可見(jiàn)光、近紅外、中紅外、熱紅外；分辨率：十米級(jí))Landsat/TMMTSATHJ-1/CCD/IRS/HISMSGCEBRS02BGOES-EZY-3GOES-WGF-1低分辨率極軌衛(wèi)星數(shù)據(jù)(波段：可見(jiàn)光熱紅

14、外；分辨率：百米到1公里)FY-3A/VIRR其他數(shù)據(jù)GRACE衛(wèi)星重力數(shù)據(jù)FY-3A/MERSIICESATMODISSSMISVegetationFY3B-微波輻射計(jì)數(shù)據(jù)NOAA/AVHRR-16,17,18,19SSMIMeTOP/AVHRRTERRA/SAR或者COSMO/SKYMEDENISAT/MERIS輔助數(shù)據(jù)氣象臺(tái)站數(shù)據(jù)SPOT/VEGETATION氣象再分析數(shù)據(jù)（NCEP）NPP/VIIRS數(shù)字高程數(shù)據(jù)等27多源多尺度數(shù)據(jù)源28研究?jī)?nèi)容擬解決的關(guān)鍵技術(shù)衛(wèi)星組網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)多源數(shù)據(jù)生成技術(shù)技術(shù)基礎(chǔ)基于虛擬星座的單日多角度觀測(cè)數(shù)據(jù)集技術(shù)提高時(shí)間分辨率LIDAR、多頻段SAR與光學(xué)遙感數(shù)據(jù)

15、協(xié)同反演技術(shù)提高精度光學(xué)與被動(dòng)微波結(jié)合的混合像元提取技術(shù)提高空間連續(xù)性靜止衛(wèi)星與極軌衛(wèi)星相結(jié)合的星地協(xié)同地表能量平衡參量產(chǎn)品生成技術(shù)提高過(guò)程參量估算精度流程可定制的定量遙感產(chǎn)品生產(chǎn)線原型系統(tǒng)形成生產(chǎn)能力星地協(xié)同/衛(wèi)星組網(wǎng)/虛擬星座產(chǎn)品體系&標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范遙感反演&生產(chǎn)技術(shù)系統(tǒng)集成&產(chǎn)品生產(chǎn)全球/區(qū)域產(chǎn)品植被結(jié)構(gòu)與生長(zhǎng)狀態(tài)參量冰雪參量輻射與能量收支參量水熱通量一、引言二、全球綜合觀測(cè)共性定量遙感產(chǎn)品生成系統(tǒng)設(shè)計(jì)三、地表參數(shù)多源遙感協(xié)同反演研究進(jìn)展報(bào)告提綱遙感科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室State Key Laboratory of Remote Sensing Science（1）多源多尺度遙感數(shù)據(jù)歸一化技術(shù)空

16、間一致光譜一致輻射一致多源多尺度遙感數(shù)據(jù)歸一化技術(shù)幾何歸一化技術(shù)基于不同分辨率底圖的技術(shù)方案在不同尺度的數(shù)據(jù)中，選取性能較高的數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)對(duì)其他數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化中高分辨率基底數(shù)據(jù)：Landsat-TM/ETM+中低分辨率基底數(shù)據(jù)：EOS-MOIDS靜止衛(wèi)星基底數(shù)據(jù)：EOS-MODIS 共采用1000景環(huán)境星影像進(jìn)行自動(dòng)幾何精校正和自動(dòng)評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果如下： 0-1個(gè)像元的影像個(gè)數(shù)：404 1-2個(gè)像元的影像個(gè)數(shù)：512 3個(gè)像元以上的影像個(gè)數(shù)：84中低分辨率數(shù)據(jù)校正精度優(yōu)于2個(gè)像元分層剔除誤匹配點(diǎn)技術(shù) 解決由于幾何變形和復(fù)雜地形的影響，所有的控制點(diǎn)無(wú)法滿足RANSAC、最小二乘等傳統(tǒng)方法擬合模型的

17、問(wèn)題！針對(duì)HJ數(shù)據(jù)寬覆蓋、大視場(chǎng)、畸變復(fù)雜的特點(diǎn)唯一針對(duì)多源中低分辨率數(shù)據(jù)的幾何校正采用海岸線和大型不變地物作為特征點(diǎn)，進(jìn)行幾何校正多源多尺度遙感數(shù)據(jù)歸一化技術(shù)交叉輻射定標(biāo)技術(shù)時(shí)間序列MODIS影像檢測(cè)“干凈”像元“干凈”像元的地表反射率擬合BRDF系數(shù)“模糊”像元的地表反射率“模糊”像元的氣溶膠光學(xué)厚度查找表MODIS影像地表反射率形成了多尺度、從VNIR到TIR波段的交叉輻射定標(biāo)技術(shù)流程；針對(duì)HJ-1/CCD的交叉輻射定標(biāo)方法，發(fā)展了基于ETM+數(shù)據(jù)的方法，從而避免了簡(jiǎn)單使用分辨率相差極大的MODIS數(shù)據(jù)；中低VNIR交叉輻射定標(biāo)方法中，引入了時(shí)間序列信息，同時(shí)反演了AOD與BRDF。中低

18、分辨率（VNIR）中高分辨率（VNIR）熱紅外多源多尺度遙感數(shù)據(jù)歸一化技術(shù)中高分辨率數(shù)據(jù)大氣校正技術(shù)算法流程發(fā)展了一種基于空間擴(kuò)展的大氣校正方法，申請(qǐng)專利一項(xiàng)；與AERONET實(shí)測(cè)AOD相比，反演AOD相關(guān)性極高，大氣校正精度得到保障AOD反演與驗(yàn)證校正細(xì)節(jié)（2）基于極軌衛(wèi)星組網(wǎng)的單日多角度數(shù)據(jù)協(xié)同反演技術(shù)多角度極軌數(shù)據(jù)構(gòu)建BRDF集 提高時(shí)間分辨率多角度數(shù)據(jù)構(gòu)建BRDF庫(kù)1km全球5天地表反照率產(chǎn)品地表反照率遙感反演 地表反照率定義為太陽(yáng)短波波段在半球空間的所有地表反射輻射能量與所有入射能量之比(Liang S.L., 2004) 。 地表能量平衡、中長(zhǎng)期天氣預(yù)測(cè)和全球變化研究的重要參數(shù)（D

19、ickinson R.E.,1995）。針對(duì)在軌運(yùn)行的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行地表反照率的遙感反演模型和算法研究得到了較好的發(fā)展。反照率反演方法研究者時(shí)間研究?jī)?nèi)容多角度NASA MODIS采用AMBRALS算法 (Schaaf et al., 2002, Luncht et al. ,2000, Wanner et al., 1997)，即利用半經(jīng)驗(yàn)BRDF核驅(qū)動(dòng)模型及多天合成的多角度多波段以觀測(cè)數(shù)據(jù)反演BRDF/Albedo。單一角度Liang S.L.199920032005以ANN方法建立大氣頂部反射率與陸地表面反照率的關(guān)系以PPR方法代替了ANN方法；考慮地表反射率各向異性，在輻射傳輸模擬基礎(chǔ)

20、上建立訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，進(jìn)行角度劃分建立線性回歸關(guān)系。Cui Y.2009利用POLDER/ADEOS-1多角度影像數(shù)據(jù)得到的不同地物BRF數(shù)據(jù)集，建立地表反照率與地表方向反射率的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蚅iu Q.2010基于POLDER-3/PARASOL BRDF數(shù)據(jù)集，采用改進(jìn)的線性核驅(qū)動(dòng)模型、波段轉(zhuǎn)換公式以及格網(wǎng)線性回歸分析方法，得到MODIS地表方向反射率與地表寬波段反照率的回歸關(guān)系，最終獲得地表寬波段反照率數(shù)據(jù)產(chǎn)品（即AB算法）地表反照率遙感反演直接依賴多角度遙感觀測(cè)，與衛(wèi)星傳感器多角度觀測(cè)不足矛盾。4/16地表反照率遙感反演基于均一地表假設(shè)，對(duì)于山區(qū)難以進(jìn)行高精度反演。傳感器觀測(cè)角度較小，多天覆蓋無(wú)

21、法獲取廣泛的角度信息，如何解決？（HJ，高分?jǐn)?shù)據(jù)）多天覆蓋無(wú)法滿足變化較快的地表覆蓋的反照率？（融雪、生長(zhǎng)的植被）發(fā)展考慮地形影響的反照率估算模型面臨的主要問(wèn)題 發(fā)展多傳感器地表BRDF和反照綜合反演方法（MCBI）和時(shí)空濾波技術(shù)，解決地表BRDF反演面臨的遙感觀測(cè)信息量不足和時(shí)空缺失問(wèn)題，支持全國(guó)和全球地表BRDF和反照率產(chǎn)品生產(chǎn)(D.Q.YOU,et al,JSATR,2013)。Terra-MODISAuqa-MODISNOAA-AVHRRFY3A-VIRRSTFASKMCBI同類型多源遙感數(shù)據(jù)形成多角度多波段數(shù)據(jù)集的地表參數(shù)反演技術(shù)DongqinYou,JianguangWen,Qia

22、ngLiu,QinhuoLiu, andYongTang，TheAngularandSpectralKernel-DrivenModel:AssessmentandApplication，IEEEJ.Sel.TopicsAppl.EarthObserv.inpress,doi:10.1109/JSTARS.2013.2271502 MCBI系列算法多傳感器聯(lián)合的BRDF反照率反演算法引入凈信息指數(shù)，帥選對(duì)反演有利的數(shù)據(jù)。STF算法基于統(tǒng)計(jì)知識(shí)的時(shí)空濾波算法（Statistics-based Temporal Filtering） STF濾波前后的反照率產(chǎn)品時(shí)間序列濾波結(jié)果先驗(yàn)知識(shí)根據(jù)前后時(shí)段有

23、效產(chǎn)品做出的預(yù)測(cè)同類型多源遙感數(shù)據(jù)形成多角度多波段數(shù)據(jù)集的地表參數(shù)反演技術(shù)地表BRDF/反照率反演AVHRR+MODIS（8天合成）聯(lián)合反演與MCD反照率產(chǎn)品對(duì)比精度驗(yàn)證2011黑河反照率測(cè)量試驗(yàn)及驗(yàn)證Black-sky albedo of China在引入多源數(shù)據(jù)形成的多角度多波段數(shù)據(jù)后反照率精度有510%左右提高時(shí)間分辨率從16天提高到了8天甚至4天同類型多源遙感數(shù)據(jù)形成多角度多波段數(shù)據(jù)集的地表參數(shù)反演技術(shù)地表BRDF/反照率反演植被參數(shù)總體技術(shù)流程圖（3）多星協(xié)同的植被結(jié)構(gòu)與生長(zhǎng)狀態(tài)參量反演全球及區(qū)域植被精細(xì)分類算法研發(fā)植被精細(xì)分類區(qū)域及全球算法研發(fā)技術(shù)流程圖全球及區(qū)域LAI及全球算法研

24、發(fā)LAI區(qū)域及全球算法研發(fā)技術(shù)流程圖多源多尺度遙感數(shù)據(jù)歸一化技術(shù)基于時(shí)間序列HJ-1/CCD數(shù)據(jù)的精細(xì)分類技術(shù)在歸一化處理技術(shù)的支持下，實(shí)現(xiàn)了基于HJ-1/CCD數(shù)據(jù)的精細(xì)分類技術(shù)的快速分類將時(shí)間維信息引入，進(jìn)行分類，極大的提高了分類精度，在90%以上利用30m分辨率數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了高精度的作物精細(xì)分類Zhong B., P. Ma, et alLand Cover Mapping Using Time Series HJ-1/CCD Data, Sci China Ser D-Earth Sci., 2013, Accepted. 多光譜多空間分辨率協(xié)同反演高精度植被參數(shù)技術(shù)FVC產(chǎn)品及初步驗(yàn)證

25、30m FVC250m FVCFVC精度提高到85%以上（4）極軌與靜止衛(wèi)星組網(wǎng)的地表輻射星地協(xié)同反演靜止衛(wèi)星與極軌衛(wèi)星相結(jié)合的星地協(xié)同地表能量平衡參量產(chǎn)品生成技術(shù)提高過(guò)程參量估算精度地表發(fā)射率/溫度下行短波和長(zhǎng)波輻射地表凈輻射地表通量全球靜止衛(wèi)星組網(wǎng)示意圖 全球5km，1小時(shí)地表溫度產(chǎn)品技術(shù)路線圖 全球5km，3小時(shí)下行輻射產(chǎn)品技術(shù)路線圖靜止與極軌衛(wèi)星組網(wǎng)的全球下行長(zhǎng)短波輻射/光合有效輻射PAR產(chǎn)品估算技術(shù)下行短波輻射48常規(guī)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)(能見(jiàn)度)DEM靜止衛(wèi)星組網(wǎng)數(shù)據(jù)MODIS產(chǎn)品波段影像 (2010年7月30日)反演參數(shù)可見(jiàn)光云光學(xué)厚度云相態(tài)中紅外云有效粒子半徑熱紅外輸入數(shù)據(jù)： 關(guān)鍵技術(shù)

26、的解決方案：云檢測(cè)：針對(duì)不同下墊面，在區(qū)分冰雪的基礎(chǔ)上，結(jié)合云的時(shí)空動(dòng)態(tài)及光譜特性實(shí)現(xiàn)晴陰天像元區(qū)分氣溶膠光學(xué)厚度/云光學(xué)厚度反演：針對(duì)晴天/陰天，結(jié)合晴空背景反射率底圖，分別晴陰天AOD/COT的反演時(shí)間尺度擴(kuò)展：梯形積分法實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)輻射到小時(shí)/日總輻射累積針對(duì)有云情況改進(jìn)了算法，增強(qiáng)了算法的適應(yīng)性靜止與極軌衛(wèi)星組網(wǎng)的全球下行長(zhǎng)短波輻射/光合有效輻射PAR產(chǎn)品估算技術(shù)下行短波輻射云檢測(cè)算法原理 (CDFS模型，dEntremont et al., 2003)MTSAT-1R可見(jiàn)光影像時(shí)間差分法檢測(cè)結(jié)果動(dòng)態(tài)閾值法檢測(cè)結(jié)果光譜識(shí)別法檢測(cè)結(jié)果時(shí)間差分法：針對(duì)短時(shí)間內(nèi)改變位置或強(qiáng)度的云 V BV vi

27、s； BT T IR 動(dòng)態(tài)閾值法：針對(duì)大面積塊狀云團(tuán) Tcld = Tmax (Tmax - Tmin)；Vcld = Vmax + (Vmax - Vmin)光譜識(shí)別法：針對(duì)靜止云，高反射，低亮溫特征 Vt - BVt vis ； BTt- Tt IR 靜止與極軌衛(wèi)星組網(wǎng)的全球下行長(zhǎng)短波輻射/光合有效輻射PAR產(chǎn)品估算技術(shù)下行短波輻射云光學(xué)厚度（COT）反演結(jié)果空間分布與MODIS產(chǎn)品趨于一致05：MODIS MTSAT510：MODIS MTSAT10： MODIS MTSAT MTSAT-1R可見(jiàn)光影像云光學(xué)厚度反演結(jié)果靜止與極軌衛(wèi)星組網(wǎng)的全球下行長(zhǎng)短波輻射/光合有效輻射PAR產(chǎn)品估算技

28、術(shù)下行短波輻射MTSAT可見(jiàn)光影像COT反演結(jié)果 產(chǎn)品生產(chǎn)產(chǎn)品：PAR, DSR區(qū)域范圍：中國(guó)陸地空間分辨率：5 km時(shí)間分辨率：瞬時(shí)；小時(shí)；日總時(shí)間段： 2007.62007.12；2009.8，12；2010.12010.6靜止與極軌衛(wèi)星組網(wǎng)的全球下行長(zhǎng)短波輻射/光合有效輻射PAR產(chǎn)品估算技術(shù)下行短波輻射 全國(guó)站點(diǎn)實(shí)測(cè)值對(duì)比散點(diǎn)圖城市型氣溶膠估算結(jié)果日總輻射整體高估；RMSE：35.83w/m2(20.72%)模型誤差主要受氣溶膠光學(xué)厚度及類型影響；受地表反照率影響較小Hailong Zhang, XiaozhouXin, Li Li, Qinhuo Liu. An improved pa

29、rametric model for simulating cloudy sky daily direct solar radiation, IEEE journal of selected topics in applied earth observations and remote sensing, 2013,6(1):180-187.靜止與極軌衛(wèi)星組網(wǎng)的全球下行長(zhǎng)短波輻射/光合有效輻射PAR產(chǎn)品估算技術(shù)下行短波輻射云天下行短波輻射的參數(shù)化模型改進(jìn)（5）流程可定制的全球陸表綜合觀測(cè)共性定量遙感產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)形成全球定量遙感產(chǎn)品生產(chǎn)與發(fā)布能力 生產(chǎn)發(fā)布全球1km、區(qū)域30-300m尺度產(chǎn)品17

30、種：氣溶膠光學(xué)厚度，下行短波輻射、下行長(zhǎng)波輻射、PAR、反照率、地表溫度、發(fā)射率、凈輻射、植被精細(xì)分類、植被指數(shù)、植被覆蓋度、葉面積指數(shù)、物候期、光合有效輻射吸收比例、植被的凈初級(jí)生產(chǎn)力、蒸散、雪蓋面積； 生產(chǎn)發(fā)布全球25km尺度產(chǎn)品2種：雪水當(dāng)量和土壤含水量。 試生產(chǎn)研究型產(chǎn)品6種：冠層溫度、空氣動(dòng)力學(xué)粗糙度、感熱通量、潛熱通量、葉綠素含量、降水。原型系統(tǒng)總體架構(gòu)完成共性定量遙感產(chǎn)品生產(chǎn)原型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，初步搭建了原型系統(tǒng)軟硬件環(huán)境小結(jié)已經(jīng)取得的進(jìn)展中高分辨率數(shù)據(jù)歸一化處理技術(shù)；多波段多角度數(shù)據(jù)協(xié)同反演BRDF/反照率技術(shù)；多尺度數(shù)據(jù)協(xié)同的植被指數(shù)反演技術(shù)；光學(xué)與微波協(xié)同的土壤水分與冰雪參數(shù)反演

31、技術(shù)；靜止與極軌衛(wèi)星協(xié)同的輻射參數(shù)估算技術(shù)；多源共性定量遙感產(chǎn)品支撐的地表通量估算技術(shù)。繼續(xù)攻關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)中低分辨率數(shù)據(jù)歸一化處理技術(shù)；多源數(shù)據(jù)支持的全球多時(shí)相AOD反演技術(shù)；全球時(shí)間序列地表溫度多源遙感協(xié)同反演技術(shù)；云天下行長(zhǎng)波輻射多源遙感協(xié)同估算技術(shù)；多源遙感協(xié)同的全球LAI反演技術(shù)；多源多尺度共性定量產(chǎn)品生產(chǎn)體系的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。相關(guān)參考論文仲波，馬鵬，聶愛(ài)華，楊愛(ài)霞，姚延娟，張航，呂文博，柳欽火，基于時(shí)間序列HJ-1/CCD數(shù)據(jù)的土地利用制圖技術(shù)，中國(guó)科學(xué)D輯。Huang, Huaguo; Qin, Wenhan; Liu, Qinhuo, RAPID: A Radiosity Appli

32、cable to Porous IndiviDual Objects for directional reflectance over complex vegetated scenes, REMOTE SENSING OF ENVIRONMENT卷: 132 頁(yè): 221-237, MAY 15 2013Yu ShanShan; Xin XiaoZhou; Liu QinHuo, Estimation of clear-sky longwave downward radiation from HJ-1B thermal data, SCIENCE CHINA-EARTH SCIENCES卷:

33、56 期: 5 頁(yè): 829-842 , MAY 2013 Zhang, Hailong; Xin, Xiaozhou; Li, Li; An Improved Parametric Model for Simulating Cloudy Sky Daily Direct Solar Radiation on Tilted Surfaces, IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN APPLIED EARTH OBSERVATIONS AND REMOTE SENSING卷: 6 期: 1 特刊: SI 頁(yè): 180-187, FEB 2013Hua Li, Qi

34、nhuo Liu,Yongming Du, Jinxiong Jiang, Heshun Wang. Evaluation of the NCEP and MODIS Atmospheric Products for Single Channel Land Surface Temperature Retrieval With Ground Measurements: A Case Study of HJ-1B IRS Data. IEEE journal of selected topics in applied earth observations and remote sensing, 2

35、013, 6 (3):1399-1408.DongqinYou, Jianguang Wen, Qiang Liu, Qinhuo Liu, Yong Tang，The Angular and Spectral Kernel-driven Model:assessment and application. IEEE journal of selected topics in applied earth observations and remote sensing, DOI: 10.1109/JSTARS.2013.2271502,2013.Huang, Huaguo, Liu, Qiang,

36、 Liu, Qinhuo, Qin, Wenhan Validating theoretical simulations of thermal emission hot spot effects on maize canopies，International Journal of Remote Sensing, v 33, n 3, p 746-761, February 2012Yao, Yanjuan; Liu, Qiang; Liu, Qinhuo; Optimising view angles for the estimation of leaf area index via entr

37、opy-difference analysis, JOURNAL OF EARTH SYSTEM SCIENCE 卷: 121 期: 3 頁(yè): 687-695 DOI: 10.1007/s12040-012-0178-6 出版年: JUN 2012Huang HG, Liu QH, Qin WH, et al. Temporal patterns of thermal emission directionality of crop canopies, JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-ATMOSPHERES, Vol. 116, No.D06114, MAR 29

38、 2011Huang Huaguo, Liu Qinhuo, Qin Wenhan, Thermal Emission Hot-Spot Effect of Crop CanopiesPart I: Simulation, IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN APPLIED EARTH OBSERVATIONS AND REMOTE SENSING, VOL. 3, NO. 3, SEPTEMBER 2010Sihan Liu, Qiang Liu, Qinhuo Liu, Jianguang Wen, and Xiaowen Li, The Angular

39、and Spectral Kernel Model for BRDF and Albedo Retrieval, IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN APPLIED EARTH OBSERVATIONS AND REMOTE SENSING, VOL. 3, NO. 3, SEPTEMBER 2010Xin Xiaozhou, Liu Qinhuo, 2010, The Two-layer Surface Energy Balance Parameterization Scheme (TSEBPS) for estimation of land surface

40、 heat fluxes, HYDROLOGY AND EARTH SYSTEM SCIENCES, No.14, No. 3, P. 491-504相關(guān)參考論文Li Li, Xin Xiaozhou, Su Gaoli, Liu Qinhuo, 2010，Photosynthetically active radiation retrieval based on HJ1A/B satellite data，Science in China: Earth SciencesVol.53, Suppl. 1, P. 81-91SUN lin, SUN changkui, LIU Qinhuo, Z

41、HONG Bo, 2010, Aerosol optical depth retrieval by HJ-1/CCD supported by MODIS surface reflectance data，Science in China: Earth SciencesVol.53, Suppl. 1, P. 74-80Yang Guijun, Liu Qinhuo, Liu Qiang, Xiao Qing, Huang WenJiang, 2010, DIRECTIONAL SIMULATION OF THERMAL INFRARED RADIATION AND 3D RADIATIVE

42、TRANSFER MODEL OF CANOPY, JOURNAL OF INFRARED AND MILLIMETER WAVES, Vol. 29, No. 1, P. 38-44Guijun Yang, Qinhuo Liu, Qiang Liu, Wenjiang Huang, Jihua Wang. Simulation of high-resolution mid-infrared (3-5 m) images using an atmosphere radiative transfer analytic model. International Journal of Remote

43、 Sensing. 2009Vol.30.No. 22 P.6003-6022HUAGUO HUANG, MIN CHEN, QINHUO LIU, QIANG LIU， YANG ZHANG, LIQIONG ZHAO and WENHAN QIN，2009, A realistic structure model for large-scale surface leaving radiance simulation of forest canopy and accuracy assessment， International Journal of Remote Sensing，Vol. 3

44、0, No. 20, 20 October 2009, 54215439Wen, JG; Liu, QH; Liu, Q, et al., 2009, Parametrized BRDF for atmospheric and topographic correction and albedo estimation in Jiangxi rugged terrain, China, INTERNATIONAL JOURNAL OF REMOTE SENSING, Vol. 30, No. 11, P2875-2896 JIANGUANG WEN, QIANG LIU, QINHUO LIU, QING XIAO，and XIAOWEN LI，2009, Scale effect and scale correction of land-surface albedo in r