陆地晴空水汽柱含量的MODIS反演方法研究

基于红外辐射传输方程,结合反演水汽的差分吸收技术和传统的通道比值法,利用中心波长均位于940 nm附近的MODIS水汽吸收通道(17通道和18通道)的比值对垂直大气柱水汽总含量进行反演.在地基水汽观测点区域,利用新方法对卫星反演结果与微波辐射计观测数据进行比较并加以修正,修正后的新方法的反演精度和微波辐射计相当,两者相关系数R=88.2%,标准偏差SD=0.29 cm.同时,选择台湾海峡作为研究区域,通过2008年7月24日的近红外MODIS资料,运用新的通道比值法进行水汽含量的反演加以验证,并和MOD07产品进行了比较,两者相关系数R=88.1%,标准偏差SD=0.36 cm.结果表明修正后的新通道比值法的结果比传统的通道比值法精度有一定提高.     

基于MODIS遥感影像的大气水汽反演研究

目前基于MODIS的水汽反演算法已基本成熟,大部分方法是用6S、MODTRAN等辐射传输模型模拟的倒大气透过率与水汽含量的关系计算大气水汽.由于模型本身的精度及模型中大量参数的不确定性,使得反演结果精度受到限制,而直接基于遥感图像本身的反演算法解决了这一问题.本文提出了基于影像数据本身的水汽总含量反演算法,对通道比值法进行了改进,得到了的水汽反演结果与MODIS大气水汽产品有较好的一致性.     

利用MODIS数据进行云检测

介绍了近年来国际、国内利用气象卫星资料进行云检测识别的研究现状,并提出了一种利用中分辨率成像光谱仪(MODIS)红外、可见光谱段数据进行云、晴空分离的实用方法。给出了一些应用个例,个例分析表明算法适用于含有植被、海洋等背景的中低纬度地区。     

考虑地物时空异质性的云下中分辨率成像光谱仪（MODIS）波段反射率恢复

云是光学遥感影像解译及地表参数定量反演的主要障碍,破坏了遥感产品的时空连续性;而随着遥感技术的推广和应用,大量的遥感参数产品已经被用于各个领域,比如卫生领域的疾病监控、地质灾害领域的滑坡监测以及城市雨洪预警等等;云导致的遥感数据质量下降与各领域对遥感数据质量要求的不断增加构成了不断激化的矛盾。针对这一矛盾,结合当前关于云消除研究的现状;提出了一个具有物理机制的云像元反演算法。该算法在计算过程中考虑了地表在不同入射、观测方向上的二向反射分布函数(BRDF),并引入时空权重因子实现对时空异质性的考虑;这些使该算法能够保证在各种情况下均具有良好的整体精度,从而保证该算法能够胜任定量遥感领域的研究需求。应用该算法,在黑河中游地区展开实验,反演结果与中分辨率成像光谱仪(MODIS)多个波段的数据对比均展现出较好精度。其中,整体均方根误差RMSE达到0.012,整体均方根误差百分比RMSE%为8.8%,整体相关系数平方R~2达到0.98,与对比算法相比较具有极大的提升;这表明该算法理论基础扎实,并具有较好的实用性。     

FY-3A/MERSI与Terra/MODIS地表反射率数据的初步比较

为探究联合MERSI和MODIS多角度观测数据遥感反演地表参数的可行性,本文首先利用MERSI观测几何角度信息(太阳天顶角、卫星天顶角、太阳-卫星相对方位角)对MODIS地表反射率进行各向异性校正,之后选取2010年6-7月期间共24个晴空对比区域,对6组具有良好光谱对应关系的地表通道中的MERSI反射率,以及经过各向...     

芦山7.0级和岷县6.6级地震前MODIS卫星红外变化分析

采用月距平方法对连续的MODIS/Terra卫星遥感红外资料进行了分析,大面积大幅度升温异常提取结果显示,在四川芦山7.0级地震和甘肃岷县-漳县6.6级地震前2个月左右,红外出现升温变化,升温面积在40万平方公里以上。两次强震前经常性升温区域的分布受2级地块控制明显,与地块的运动背景比较显示,两次强震前经常性升温区域与地块的运动背景存在关联。     

基于变分的MODIS 数据条带噪声去除方法

条带噪声是影响MODIS数据影像质量与反演精度的重要因素之一。针对MODIS数据中存在的三类条带噪声,提出了一种去除多类条带噪声的变分方法。该方法针对MODIS数据中条带噪声的类型设计相应的能量项：对于探测器间条带噪声和镜边条带噪声,采用直方图匹配变分项;对于随机噪声条带,采用单向消除项。各能量项通过权重系数组合构成总能量泛函,利用梯度下降流法最小化该泛函并离散数值化求解,从而实现条带噪声的消除。实验结果表明,提出的方法能够有效地去除MODIS数据的多类条带噪声。     

基于MOD09GA产品的草地生物量遥感估算模型

利用忖南州2006-2008年的草地地上生物量外业实测数据和EOS Terra卫星中分辨率成像光谱仪MODIS每日地表反射率产品MOD09GA,提取了年实测点上的7个通道的光谱反射率值,计算了17种植被指数,综合研究了植被指数与生物量之间的相关性及草地地上生物量遥感反演模型,采用植被指数最大合成算法,计算了2005-2007年各旬、月及年最大植被指数及草地地上生物量密度时空变化动态特征.研究表明适宜甘南州草地地上生物量估产的植被指数EVI,其估产模型是乘幂模型(y=13583x<1.6652>,R=0.798),模型平均测产精度达76.72%.甘南州草地地上生物量密度除了2005年在7月上旬达到最大值外,其他年份均在7月下旬达到最大值.从月度变化可以看出,除了2005年温性草甸草原、2006年低平地草甸、2007年暖性草丛的月生物量密度分别在6,9,6月达到最大值外,甘南州不同类型草地基本上在7月达到最大值.2006年和2007年甘南草地地上生物量密度的年变化比较相近,但2005年的草地地上生物量密度与其他两年相比差异较大,且多高于三年的平均值.     

MODIS在青藏高原大范围积雪制图中的应用及存在的问题

积雪是地球表面重要的组成部分之一,精确监测积雪覆盖及其动态变化是地球科学的一个重要研究方向。本文以我国主要积雪区之一的青藏高原作为研究区域,研究了MODIS数据在青藏高原大范围积雪制图中的应用。使用基于NDSI阈值法的积雪像元识别方法,对2002-2003年度青藏高原的积雪状况进行了监测。对监测结果的分析表明,虽然这种算法目前还存在一些不足,但对青藏高原大区域的积雪监测仍是一种极为有效的方法。     

AMSR-E微波数据反演裸地地表温度算法研究

利用AMSR-E被动微波数据,以撒哈拉沙漠地区为研究对象,基于搭载在同一颗卫星上的AMSR-E传感器和MODIS传感器同步观测成像的特点,将MODIS数据反演得到的裸地地表温度产品进行尺度上推.作为AMSR-E像元尺度的地表真实温度.在分析AMSR-E不同通道微波探测值所包含的不同信息特点的基础上,选出反演裸地地表温度较为有效的探测通道,利用多元线性回归的方法,建立经尺度上推后对应AMSR-E尺度的MODIS地表温度与AMSR-E各通道亮温之间的对应关系同,从而实现利用AMSR-E被动微波数据反演裸地地表温度的算法.经验证,反演计算的裸地地表温度误差在±3 K之间.该方法不仅对时间和空间的变化有一定的适应性.而且具有一定的物理意义,演结果可以较好地反映裸地地表温度的变化情况.     

耦合植被指数改进水分利用效率气孔导度遥感模型

水分利用效率(WUE)是深入理解生态系统碳-水循环耦合关系的重要指标,改进融合环境因子与遥感参数的WUE直接估算方法,对于评价陆地生态系统碳-水循环耦合与气候的交互具有重要的科学意义。研究针对中分辨率成像光谱仪(MODIS)遥感产品间接估算WUE精度低以及气孔导度模型(也称分析模型)适用性有限的问题,改进温带落叶阔叶林生态系统WUE的直接估算。在分析现有估算方法不确定性来源的基础上,分析了生态系统WUE及其主要调控因子的季节变化特征,进一步分析探讨了WUE对遥感监测植被覆盖以及冠层结构因子的线性和非线性响应,提出耦合遥感植被覆盖和冠层结构因子的WUE分析模型改进方案。结果表明,改进的WUEan×ScaledNDVI模型拓展了分析模型在8 d尺度的适用性,也对单因子线性模型实现了提升,在植被密度较高的森林站点,改进模型比原模型精度提升了36.98%,比MODIS间接估算WUE精度提高了31.00%。改进的分析模型弥补了8 d尺度WUE估算能力和适用性上的不足,也提升了基于植被覆盖和冠层结构因子的单因子模型的性能。     

基于中分辨率成像遥感数据的毕拉河林场林火信息检测

利用中分辨率成像光谱仪(MODIS)时间序列数据进行森林火情监测的原理及通道特性进行分析,利用阈值算法提取火点信息作为鲁棒卫星技术(RST)算法阈值确定前提,结合2种算法对内蒙古大兴安岭毕拉河林场火灾进行火点信息的提取,提高火点信息算法精度;然后,基于确认的火点信息,结合局部变化检测指数(ALICE)和全球环境监测指数(GEMI)提取过火迹地信息。结果表明:结合2种算法确定新的阈值可以有效地提取森林火点信息,检测精度由高到低的顺序为基于连续日期均值算法和基于空间域均值算法、基于每月同期均值算法,基于连续日均值的RST算法更加适合林火信息检测;结合ALICE和GEMI提取过火迹地信息的方法可以检测出绝大部分过火迹地像元,检测精度较高。     

西北太平洋部分海域AVHRR、TMI与MODIS遥感海表层温度的初步验证

选取[10～35°N,110～165°E]的西北太平洋海域,利用2002年7月～2005年12月Argo浮标数据对AVHRR/MODIS/TMI SST的daily(升轨)数据进行验证.结果表明:AVHRR/MODIS/TMI daily SST与Argo浮标5～6 m层温度总体的均方差rms在0.6～0.9℃,平均偏差bias在-0.2～0.2℃,平均绝对偏差bias_abs在0.3～0.7℃.这与三传感器全球范围的SST反演目标相当,说明在本区域SST反演不存在显著偏差.各遥感SST与浮标温度的差异存在季节变化,夏季偏高,很可能与夏季垂直混合较弱,比对采用的实测水温与海表温度差距较大有关.在3种遥感SST中,TMI SST偏离实测值的程度最高,且偏离范围较大.作者认为这与该区域黑潮经过,产生诸多涡旋和锋面,SST时空变化剧烈而TMI空间分辨率较低有关.本研究将为此西北太平洋海域的多源SST融合提供一个比较可靠的依据.