基于背景知识的全球长时间序列反照率反演.pdfVIP

第17卷 第11期 Vol. 17, No.11 2015 年11月 Nov., 2015 基于背景知识的全球长时间序列反照率反演 1, 2 1* 1 商 荣 ，刘荣高 ，刘 洋 （1. 中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室，北京 100101； 2. 中国科学院大学，北京 100049） 摘要：全球范围时空连续的长时间序列地表反照率，对气候模拟与陆面过程研究具有重要意义。针对现有地表反 照率产品普遍存在大量的数据缺失、有效反演比例低和时间序列短的问题，本文以多年MODIS 和AVHRR 数据， 通过构建背景知识库进行高时间分辨率的AVHRR 和MODIS 数据的BRDF 参数反演，实现MODIS 与AVHRR 数 据在像元尺度上的定量融合，生成了全球时空连续长时间序列的地表反照率产品。首先，通过假设不同年份同一 时期的地表状态不变，利用多年同一时期的MODIS 和AVHRR 观测数据构造多角度方向反射率，基于BRDF 模型 反演得到窄波段反照率；然后，通过宽波-窄波转换，得到MODIS 的宽波段反照率；最后，结合AVHRR 长时间序列 优势及MODIS 数据多光谱的特点，对二者进行定量融合，生成具有高度一致性长时间序列地表反照率产品。验证 结果表明，本文地表反照率产品在地表异质性较小时与SURFRAD 地面实测反照率之间具有非常好的一致性，在 无积雪覆盖时与MODIS 反照率产品之间吻合良好。本文的地表反照率产品无时空缺失，且时间覆盖率得到了极 大的提高，能支持气候模式模拟与陆面过程模型进行近30 a 来的地气系统模拟研究。 关键词：地表反照率；BRDF ；MODIS ；AVHRR ；长时间序列 DOI:10.3724/SP.J. 1047.2015.01313 1 引言 等）。这些产品大都基于双向反射分布函数模型 （BRDF ）反演得到，这类反演算法的关键是假设方 地表反照率（Surface Albedo）为地表反射的太 向反射率的分布符合某种BRDF 模型，利用多角度 阳辐射与入射太阳辐射的比值，可量化陆地表面与 的方向观测数据，反演得到BRDF 模型参数，进而 大气之间的辐射测量关系，定义了大气辐射传输的 通过积分得到地表反照率。因此，反演得到的 [1] [2] BRDF 模型参数，决定了反照率产品的可用性和可 下边界 ，是制约陆面辐射能量收支平衡 和气候变 [3] 靠性。 化研究 的关键因子，对气候模拟与陆面过程研究 都有着重要的意义。它常被用来分析城市的热岛 不同遥感产品根据其传感器的特点，选定某种 [4] [5] 角度分布模型，构造有效方向反射率用来反演 效应 ，估算当地的大气温度 ，识别植被的结构类 [6] [7-8] BRDF 模型参数。MODIS 反照率产品假设16 d 周 型 ，以及计算土壤湿度 。 气候模拟与陆面过程研究，不仅需要全球尺度 期内的地表状态不变，根据16 d 周期内Terra 和 的地表反照率产品，还需保证产品的可靠性及时间 Aqua 不同时刻离散的方向观测获得