多源遥感数据协同BRDF/地表反照率反演算法研究

Focusing on the scientific problems in the modeling and inversion of BRDF (Bidirectional Reflectance Distribution Function) and surface albedo, the project is aiming to enhance the application capability and effect of various domestic hyperspectral and multispectral remote sensing data. The objective is to develop new simple and effective BRDF models based on the kernel-driven conception and proposed a suite of feasible parameterization scheme for different surface types.Aiming to solve the technique problems for joint-inversion by multi source remote sensing data, we will propose a suit of algorithms based on the joint-inversion at model level for broadband albedo retrieval and will also use various data to conduct the model validation. Facing to the demands of ecological environment remote sensing monitoring operation, we will propose technology solutions for joint-inversion by using multi-source remote sensing data.We will build the priori knowledge base for global surface albedo retrieval and propose the inversion-after-classification algorithm for albedo retrieval, furthermore we will propose a suit of feasible producing scheme for albedo thematic production which can support daily environment remote sensing monitoring operation. Taking Heihe River Basin as demonstration area, we will carry out the application demonstration for the new surface albedo retrieval algorithm proposed by us to evaluate its application effect, the quality of albedo thematic production in regional scale and the operational production efficiency will be evaluated.

针对地表二向反射BRDF和地表反照率遥感建模与反演中的科学问题，以提升国产卫星的高 光谱、多光谱等多源遥感数据协同应用能力和效果为宗旨，基于核驱动二向反射模型思想，针 对不同地表类型有针对性的建立准确而又相对简单、可反演的地表二向反射BRDF模型，基于新 模型提出BRDF特征的参数化方案，面向高光谱、多高谱多源数据协同应用，发展基于模型协同 的反照率反演算法，并完成算法精度验证，解决多源协同反演的技术难题；针对高光谱、多光 谱等提出多源遥感数据协同应用的技术方案，针对批量化产品生产需求，研建地表反照率反演 先验知识库，提出先分类后反演的产品生产技术流程，建立高效准确实用的地表反照率遥感专 题产品生产方案；在此基础上，以黑河流域为示范区开展新地表反照率反演算法应用与算法验 证，完成区域地表反照率专题产品质量评估和业务化生产效率评估。

研究基于核驱动二向反射模型思想，针对不同地表类型有针对性的建立准确而又相对简单、可反演的地表二向反射BRDF模型，基于新模型提出BRDF特征的参数化方案，面向高光谱、多高谱多源数据协同应用，发展基于模型协同的反照率反演算法，并完成算法精度验证，解决多源协同反演的技术难题；针对高光谱、多光谱等提出多源遥感数据协同应用的技术方案，研建地表反照率反演先验知识库，提出先分类后反演的产品生产技术流程，建立高效准确实用的地表反照率遥感专题产品生产方案；在此基础上，以黑河流域为示范区开展新地表反照率反演算法应用与算法验证，完成区域地表反照率专题产品质量评估。.研究结果表明：1）研究改进了冰雪、开阔海面和植被/土壤等混合像元BRDF反演方法，并基于此，利用国产高分1号卫星数据反演16米分辨率地表反照率产品，进一步利用课题研究提出的多源遥感协同反演算法，结合GLASS反照率数据，生成了16m分辨率融合反照率产品。通过选择黑河研究区内八个站点2016-2017年的地面监测数据以及500m分辨率GLASS反照率数据对反演产品作验证，证明且16m分辨率融合反照率产品与地面实测值具有较好的一致性，均方根误差为0.02439。而后又将夏秋季数据单独做散点图，得到均方根误差为0.01428，结果会比全年更好，这也印证了夏秋季融合反照率会与地面实测值有更好的一致性这一结果。2）进一步对典型地物反照率产品的目视效果分析以及反照率对土地覆盖变化的响应分析，发现融合16m分辨率反照率产品空间分辨率远高于250m、500m 分辨率GLASS反照率产品，影像清晰，视觉效果更佳，同时在统计分析不同地物类型的反照率差异时也更加准确。3）选择张掖市光伏产业区进行个例分析，光伏面板的空间分布在250m、500m分辨率影像上细节展示不清晰，而16m分辨率反照率产品还可以展现出空间细节，凸显出高分辨率优势。在对光伏产业园与非光伏产业园对比统计中，使用16m分辨率反照率的统计更为准确。