[發明專利]一種同時確定地表窄波段和寬波段比輻射率的方法及裝置

有效

• 申請號: 201210431019.2
• 申請日: 2012-11-01
• 公開（公告）號: CN102901563A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 唐伯惠;吳驊;唐榮林
• 申請（專利權）人: 中國科學院地理科學與資源研究所
• 主分類號: G01J3/42
• 分類號: G01J3/42
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 賈玉忠;成金玉

1.一種同時確定地表窄波段和寬波段比輻射率的方法，其特征在于實現步驟如下：

（A）．對中分辨率成像光譜儀（MODIS）數據進行數據處理，包括輻射定標、大氣糾正、以及云掩膜處理，獲取晴空條件下MODIS數據位于0.4-2.1μm大氣窗口區的可見光/近紅外波段地表反射率數據；

（B）．利用步驟A的反射率數據，結合窄波段地表比輻射率反演算法，確定MODIS熱紅外光譜譜段第29,即波譜范圍8.4-8.7μm、第31，即波譜范圍10.78-11.28μm和第32，即波譜范圍11.77-12.27μm波段的窄波段地表比輻射率；

（C）．利用步驟B的窄波段地表比輻射率，結合窄-寬波段比輻射率轉換模型，得到地表3-14μm以及3-∞μm的寬波段比輻射率。

2.根據權利要求1所述的一種同時確定地表窄波段和寬波段比輻射率的方法，其特征于所述步驟（A）中對中分辨率成像光譜儀（MODIS）數據進行數據處理的過程是：

（A1）根據MODIS提供的定標系數，對MODIS遙感數據進行絕對輻射定標，將影像灰度值轉換為輻射亮度；

（A2）利用快速大氣糾正模型（QUAC）和MODIS的云掩膜產品MOD35數據，完成MODIS遙感數據的大氣糾正和有云像元的掩膜處理，獲取MODIS數據位于0.4-2.1μm大氣窗口區的可見光/近紅外譜段的地表反射率數據。

3.根據權利要求1所述的一種同時確定地表窄波段和寬波段比輻射率的方法，其特征于所述步驟（B）確定MODIS數據熱紅外光譜譜段29、31和32波段的窄波段地表比輻射率過程如下：根據計算出的可見光/近紅外地表反射率數據，計算歸一化的積雪指數（NDSI）和歸一化的植被指數（NDVI），并結合MODIS的陸地/海洋掩膜數據，對像元進行分類，分別分為水體像元，雪/冰像元和植被/裸土像元三大類分別得到所述比輻射率；

（B1）對于水體像元，利用ASTER波譜庫和UCSB波譜庫中測量的一些典型的水體波譜曲線，結合MODIS的第29、31和32波段的光譜響應函數分別進行卷積處理，獲得每個波段上比輻射率的平均值為0.984、0.992和0.987，最后將該三個值分別作為MODIS熱紅外光譜譜段29、31和32波段的比輻射率；

（B2）對于雪/冰像元，利用ASTER波譜庫和UCSB波譜庫中測量的一些典型的雪/冰波譜曲線，結合MODIS的第29、31和32波段的光譜響應函數分別進行卷積處理，獲得每個波段上比輻射率的平均值，最后將該三個值分別作為雪/冰情況下MODIS熱紅外光譜譜段29、31和32波段的比輻射率；

（B3）對于植被/裸土像元，根據計算出的NDVI值大小，進一步細分為裸土像元、植被像元和植被/裸土混合像元；

針對裸土像元，將MODIS熱紅外波段比輻射率與可見光/近紅外波段多個波段的反射率建立多元線性回歸模型，如公式（1）：

ε_si＝a_i+∑b_ijρ_j，其中i=29,31,32;j=1-7????????????（1）

公式（1）中，ε_si表示為熱紅外第i波段裸土的比輻射率，p_j表示為可見光/近紅外第j波段的反射率；a_i和b_ij是模型轉換系數，通過多元回歸獲取；

針對植被橡元，建立熱紅外比輻射率與NDVI的關系模型獲取熱紅外光譜譜段的比輻射率值：

ε_vi＝c_0i+c_1iNDVI??，其中i＝29,31,32??????????????（2）

公式（2）中，ε_vi表示為熱紅外第i波段植被的比輻射率，c_0i和c_1i是模型轉換系數；

針對植被/裸土混合像元，通過建立熱紅外波段比輻射率與植被覆蓋度P_v的關系模型來獲取熱紅外光譜譜段的比輻射率：

ε_i＝d_0i+d_1iP_v???????????????????（3）

公式（3）中，ε_i表示為熱紅外第i波段在植被/裸土混合區的比輻射率，d_0i和d_1i是模型轉換系數，P_v表示為植被覆蓋度，其值通過NDVI值來確定：

Pv=[NDVI-NDVIminNDVImax-NDVImin]2---(4)]]>

式中，NDVI_min和NDVI_max分別為裸土和植被的NDVI值；NDVI_min和NDVI_max值能夠從NDVI直方圖獲取。