基于HJ-1-CCD数据的地表反射率反演与验证

地气问辐射能量平衡 、 地物识别 和分 类 、 分与气候模 型等 水
具有十分 重要 的意义［ ］ １ 。地表反 射率 主要 受地 表特征 和观 测几何的影 响，如 植被覆 盖度 、土壤湿 度 、建筑 物 的分布 、 太阳高度 角等 。 地基仪器“ 尺度 的监测 ， 然可 以精确地 点” 虽 分析不同地物 的光谱特征 ， 但这些常规监测通常无法 给出全 球或区域尺度 的地表变化情 况。
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百度文库１０ ２ ００９
摘
要
环境一号卫星 Ｃ Ｄ相机 （ 一一 Ｃ Ｃ ＨＪ１Ｃ Ｄ）３ ｍ的空问分辨率在地物识 别中具有潜在优 势 ， 而由于缺 ０ 然
少短波红外通道 ， 利用 暗像元法反演地表反射率较 为困难 。 于北京 与珠三角地区的地物光谱试验 ，获得暗 基 像元 的植被指数与红 、 蓝波段反射率 比值 ， 构建基于辐射传输模 型的大气校正算法 。 了验证算 法精度 ， 为 将
卫 星遥 感 可 以从 更 大 的 空 间尺 度 来 监 测 地 表 状 况 ， 对 针
不同的卫星数据特 点提 出了相应 的大气校 正算法＿ ］ ３ 。大气
校正 是 遥 感 数 据 进 行 地 表参 数 定 量 分 析 的前 提 ， 要 是 消 除 主
加上 Ａ和 Ｂ双星实现 ４ ８ｈ的重返周期 。要使这 一重返周期 且有 ３ Ｉ ０ｉ 的高空 间分辨率数据在 城市生态环境 和土地覆 盖 Ｔ 类型 的监测发挥作用 ，目前迫切 需要解 决 ＨＪ１ Ｃ 一一 Ｄ数据 大 Ｃ 气订正问题并评价其反演地表参数潜力 。
北京地 区卫星反演值与实测的草坪 、 体、沥青 、 水 水泥等光谱数据 ，以及居 民区、建筑物等模 拟数据进行对 比分 析，表明红 、 蓝波段反演 的相对误差分别控制在 ３ ． 和 ３ ． 以内。 ８７ ７２ 通过与 ＭＯ Ｓ地表反射率标准 ＤＩ
产 品 对 比 ，当反 射 率较 小 时红 、 波 段 的 相关 性 Ｒ 分 别 达 到 ０ ８ ９ 蓝 ． ０ ４和 ０ ７３９ 环 境 星 Ｃ Ｄ 数据 能有 效 减 ． ２ ； Ｃ 弱混 合 像 元 影 响 ， 水 泥 、建筑 物 等 亮 目标 的 反 演 精度 高 于 ＭＯ Ｉ 品 。 对 Ｄ Ｓ产
关键词
Ｈ ～一Ｃ Ｊ１Ｃ Ｄ；ＭＯ Ｉ ； Ｄ Ｓ 地表反射率 ； 光谱分析
文 献标 识 码 ：Ａ Ｄ Ｉ １ ． ９４ ｊｉ ｎ １ ０—５ ３ ２ １ ）２０ １—５ Ｏ ： ０ ３ ６ ／． ｓ． ０ ００ ９ （０ １ ０—５ ６０ ｓ 基 于 ６ Ｅ 的 Ｍ０ Ｉ 准 产 品 ＭＯ ０ 、ＭＯ ４ 给 出 了 全 球 Ｓ ］ Ｄ Ｓ标 Ｄ９ Ｄ３
相 机 、 外 相 机 和 超 光 谱 成像 仪 。其 中 Ｃ Ｄ相 机 像 元 分 辨 率 红 Ｃ 为 ３ ｌ 括 三 个 可 见 光 波 段 ０ ４ ～ ０５ ，０ ５ ～ ０ ６ ０ｒ，包 ｌ ．３ ． ２ ． ２ ．０和 ０ ６ ～ ０ ６ ｍ、以及 一 个 近 红 外 波 段 ０ ７ ｔ ０９ ＿ ． ３ ．９ｇ 。 ６ ． ０ｐ ｍ。由 于 ＨＪ１ 由两 个 宽 覆 盖 Ｃ Ｄ拼 接 获 得 ７０ｋ 幅 宽 的 扫 描 ， －星 Ｃ ０ ｍ 再
１ 反演原理与实验方法
１ １ 卫 星反 演 原 理 ．
射信息 。辐射传输模型计算出的反射率具 有较高精 度 ， 中 其
收 稿 日期 ： ０ ００ —６ 修 订 日期 ： ０ ００ —８ ２ １—４１ 。 ２ １—７１
基金项 目：国家（ ６ 划 ） ８３计 重大项 目（０ ６ ２０ ＡＡＯ Ａ３ ３ ，中国科 学 院知识创 新工程 重大项 目（ ｚｘ—ｗ－６０ ） 国家科 技支撑 计划 项 日 ６ ０） ｋｃ ｌｙ ０—１ 和
征不代表任何一种单一的土地覆盖类型，在遥感 图像 分类 中 通 常无法识别这种混合物像元。高分辨率遥感卫 星能 够提高 地表反射率反演精度 ， 进而达到地物识别和分类 的 目的。
环境一号卫星［＿以下简称 ＨＪ１ 是 中国专用 于环境 １（ ０ 一 星） 与灾 害监测预报的卫星 ， 其有效载荷包括宽覆盖 多光 谱 Ｃ Ｄ Ｃ
第３卷， ２ １ 第 期 ２０ １１年 ２月
光 谱
学
与
光
谱
分
析
Ｓ ｅ ｔ ｏ ｃ ｐ ｎ ｐ ｃ ｒ ｌＡｎ ｌ ｓｓ ｐ ｃ ｒ ｓ ｏ ｙ ａ ｄ Ｓ ｅ ｔａ ａ ｙ ｉ
Ｖ １ ３ ， ｏ ２，ｐ １ — ２ ｏ． １ Ｎ ． ｐ ５ ６５ ０ Ｆ ｂｕ ｒ ｅ ｒ ａ ｙ，２ １ ０ １
基 于 ＨＪ１Ｃ 一一 ＣＤ数 据 的 地 表 反 射 率 反 演 与 验 证
李莘莘 ，陈良富 ，陶金花 ， 冬 王 中挺。 韩 ， ，贺宝华
１ ．中国科 学院遥感应用研究所遥感科学国家重点实验室 ， 北京
２ ．大 气边 界层 物 理 与 大 气 化学 国家 重 点 实 验 室 ，北 京 ３ ．环 境保 护 部卫 星 环 境应 用 中心 ， 京 北 １０ ９ ００４
中 图分 类 号 ： ７ ＴＰ ９
引 言
地表反射 率代表某一波段在一定 方向上地表对太 阳辐射 的反射能力 ， 它是反演很多地表参数 的重要变 量 ， 于研 究 对
尺度 的地 表 反 射 率 和 双 向 反 照 率 ｌ ］ 然 而 ＭＯＤ Ｓ标 准 产 品 ７ 。 Ｉ
分辨 率为 ２０ ５ ０和 １０ ０ｉ，像元 覆盖面积较 大 ， ５，０ ０ Ｉ Ｔ 一个 像 元内包括数种地物 ， 容易形成混合像元 。由于它们 的光谱 特
大气分子和气溶胶 的散射和吸收对地物 的影响 ， 并反演 获取 地物真实 反射率 。目前大气校正的方法主要有经验线性 法和 基于物理 的辐射传输模型法。经验线性法主要是基于野外 实 测地 物波谱 ，建 立经 验线 性方 程 完成 大气 校 正 ，包括 比值 法、不变 目标 法、直方图匹配法 和经验线性 校正 。 验线性 经 法相对简单 ，易于实现 ， 不足之处在 于不能获取 地物真实辐