卫星遥感反演中国地区地表反照率的改进研究

摘要

地表反照率是气候和陆面过程模式中的重要地表参数。由于云覆盖、数据质量低等因素的影响，使得中国地区地表反照率的反演效率和反演精度大大降低。全面地了解MODIS地表反照率产品在中国地区的反演质量及其时空分布特征，有助于促进该产品在我国气候和陆面过程模式、数值天气预报中的应用，并为改进中国地区地表反照率的卫星遥感反演研究提供参考。
　　美国Suomi NPP/VIIRS的地表通道设置与EOS/MODIS基本一致，两者轨道参数、观测数据的处理方案完全不同，因此，联合两者的观测数据，可以在较短的时间内获得充足的多角度晴空观测数据，提高中国地区地表反照率的时空分布连续性和反演精度。
　　本文的具体工作包括:
　　(1)中国地区MODIS地表反照率反演结果的时空分布分析。本文应用2003-2015年MODIS地表反照率反演质量数据MCD43A2，统计分析中国地区MODIS地表反照率反演质量的时空分布特征，结果表明:中国地区MODIS地表反照率反演质量在空间分布上有很明显的差异，高质量全反演法反演结果主要分布在东北、华北、西北和西南中西部区域;东北、华北和西北地区在春季、夏季和秋季有60％以上的区域能够获得满足气候和陆面过程模式精度要求的高精度地表反照率;西南地区则全年只有40％-60％;华东、华中和华南地区则全年都不足20％。
　　(2)VIIRS和MODIS数据的光谱校正。本章首先利用6S结合VIIRS和MODIS探测器的SRF开展大量的辐射传输模拟，得到两种探测器指定光谱通道大气校正后的各种典型地表和大气辐射条件下晴空地表反射率数据集;然后基于统计拟合，得到中国地区VIIRS与MODIS反射率之间的光谱转换方程;最后利用得到的转换方程，实现两者观测数据的光谱校正。
　　(3)联合VIIRS和MODIS反演地表反照率。利用得到的光谱转换关系式，将VIIRS反射率数据转换成MODIS反射率数据，并联合MODIS观测的反射率反演反照率，反演过程中共设置了3组对照试验。最后利用MODIS反照率产品对联合反演结果进行验证。结果表明:联合反演不仅能够提高反演结果的空间分布连续性和反演精度，也能缩短反演周期，提高反演效率。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究目的与意义

1．2 研究进展

1．2．1 地表反照率反演方法研究

1．2．2 地表反照率反演精度研究

1．2．3 地表反照率卫星遥感反演产品的应用研究

1．2．4 多星观测数据的联合应用研究

1．3 本文研究思路

第二章 研究区域及研究数据

2．1 研究区域

2．2 研究数据

2．2．1 VIIRS数据

2．2．2 MODIS数据

第三章 中国地区MODIS地表反照率反演结果的时空分布研究

3．1 数据预处理

3．2 研究方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 反演质量的空间分布

3．3．2 时域分布

3．4 小结

第四章 MODIS和VIIRS地表通道数据的光谱校正

4．1 VIIRS与MODIS对应地表通道的SRF分析

4．2 光谱校正的方法

4．2．1 6S辐射传输模拟

4．2．2 线性回归分析

4．3 光谱校正效果检验

4．4 本章小结

第五章 联合MODIS和VIIRS反演地表反照率

5．1 地表反照率联合反演方法

5．2 反演结果分析验证

5．2．1 空间分布连续性和反演精度

5．2．2 反演周期

5．2．3 与MODIS反照率的对比分析

5．3 本章小结

第六章 总结和展望

6．1 结论

6．2 创新点

参考文献

致谢

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