基于GF-1的短波反照率反演与数据同化研究

摘要

高时空分辨率反照率产品对地表辐射能量平衡估算和气候变化监测具有重要意义.本文将MODIS反照率的直接反演方法拓展到“高分一号”(GF-1)影像上,将GF-1光谱响应函数和MODIS双向反射分布函数(BRDF)数据库输入辐射传输模型中,从而直接从GF-1表观反射率数据中估算地表反照率.通过黑河通量站点的实测数据对逐景16米空间分辨率的GF-1反照率反演结果进行验证,结果表明:均方根误差(RMSE)低于0.04,决定系数(R2)高于0.693.同时,为了得到高时空分辨率的反照率结果,本文提出了一种基于改进卡尔曼滤波器的数据同化方法,该方法用于整合高时间分辨率的MODIS反照率和高空间分辨率的反照率以获得高时空分辨率的反照率数据.通过将GF-1加入观测数据中,数据同化算法输出的反照率RMSE低于0.034,R2高于0.787,相比于单一使用Landsat8反照率作为观测数据,反照率的时间序列长度得到明显的提升,验证的精度也得到提升.同时,该研究也可以为其他国产高分辨率卫星反照率的反演提供技术支撑.