稀疏植被的积雪覆盖遥感精细定量研究

积雪盖度精确估算对区域水资源评估及利用、融雪径流模拟和改进气候数值模式运行精度提高性能等具有重要意义价值。遥感手段是监测积雪盖度的最佳途径，但尚有一些关键问题没有解决，如稀疏沙漠植被区域积雪覆盖的精确估算等。本项目在古尔班通古特沙漠不同类型积雪和植被冠层、裸土实测光谱数据的基础上，建立MODIS和TM准同步积雪、植被冠层和裸土端元库，在土地覆盖分类和区域端元库的基础上,针对不同特征的混合像元采用不同的端元分解策略，结合MEMSCAG(MODIS Snow-cover and Gain size)相关方法，通过线性光谱混合模型解算，实现低空间分辨率遥感影像的混合像元分解，探讨混合像元分解模型的分解精度提高的方法，以提高大面积积雪盖度空间分布信息的遥感测量精度。

通过地物光谱观测、混合像元光谱观测、光谱端元库构建和混合像元分解方法研究，基于MODIS制作了新疆北及古尔班通古特沙漠积雪分量图。成果有：（1）混合像元光谱观测分析。以人工制作雪-土混合像元表征微观尺度混合像元，固定全波段光谱仪探头，完成不同面积比雪-土混合像元和积雪、裸土端元反射光谱采集，探索了微观和宏观尺度下混合像元光谱混合差异。发现微观尺度时全波范围内混合像元反射光谱与端元光谱存在非线性关系，分波段内存在线性关系；MODIS中雪-土混合像元与积雪端元光谱线性正相关，与裸土端元光谱线性负相关。（2）光谱异同性和卫星雪盖多尺度观测差异分析。收集2007至2013年冬春季川西北米亚罗地区、青海省祁连山区和新疆北疆地区积雪、植被和裸土反射光谱，结合MODIS和HJ-1传感器响应函数函数完成地基光谱到传感器反射率转换，分析了新旧融雪、不同雪深及不同积雪覆盖下反射光谱特征及不同传感器对地物反射光谱响应异同性，结合同期MODIS和HJ-1B分析了积雪监测空间尺度差异。结果表明，可见光内各传感器对新雪、污雪反射光谱响应一致性很高；裸土和矮株植被反射光谱响应程度较为一致；其他类型积雪反射光谱响应程度有所不同，尤其是消融积雪和冻结积雪反射光谱响应性差异很大；全雪覆盖下深度不同的NDSI相对稳定，不同传感器NDSI趋势一致；MODIS 和HJ1B NDSI监测积雪空间尺度差异明显，很好的解释了混合像元存在成因。（3）基于实测光谱和SRF的稀疏植被区MODIS积雪信息提取。以 MODIS传感器为基准，通过稀疏植被区积雪参数野外观测样方内ASD准同步采集积雪端元光谱数据，利用SRF从能量角度完成了端元光谱到像元光谱转换，提取了高精度端元光谱；将其与影像端元光谱进行比较，优选影像端元光谱并将其应用到LSMM中，完成了稀疏植被区积雪信息定量提取。发现，剔除MODIS 1波段后LSMM解混理想，积雪分量与NDSI相关性显著提高，实验区内相关系数从0.28提升到0.47，积雪区从0.44提升到0.71。（4）分层变端元混合像元分解的新疆北部积雪制图研究。利用MODIS构建了分层变端元混合像元分解的积雪定量反演方法，完成了新疆北积雪制图。综合HJ-CCD分类、植被和实测雪盖数据，发现端元数较少（2或3端元）时模型所得积雪分量精度最高，为87 %。反之，端元数越多，分类精度降低。