典型植被及各向异性海面光谱BRDF特性研究

发布时间：2020-07-10 13:15

【摘要】：双向反射分布函数(BRDF)是描述材料样片及地表光反射特性的重要物理量,对其进行的实验测量及理论建模工作在复杂环境背景的目标探测、识别、仿真计算等相关研究中具有重要的理论研究价值及实际意义。本文介绍了几种典型的植被BRDF模型,分析了每种模型的优缺点。根据枯门岭地区的数字高程模型(DEM),利用3DS MAX随机建立了三种不同起伏地形,基于核驱动植被BRDF模型并将其覆在不同起伏地形上,分析了不同季节、地形起伏、入射天顶角以及入射光谱对植被BRDF的变化特性。通过MODIS植被遥感数据分析了枯门岭地区不同季节、不同入射光谱对植被BRDF的影响特性,结果表明:植被的冠层结构会影响植被枝叶间与地表间的遮蔽效应,从而直接影响植被BRDF的值。不同季节枯门岭地区的植被冠层会有着明显的不同,春季时冠层结构稀疏,叶片较小,枝叶之间的互相遮蔽较小,因此前、后向散射特性都比较强;夏季和秋季时冠层结构稠密,叶片之间的遮蔽增强,因而只有后向散射特性较强;冬季时叶片掉落,遮蔽效应又减小,因而BRDF的值整体又偏大。基于Cok-Munk海面反射率模型,通过将一维海面推广到二维的情况推导了各向异性时的坡度概率密度分布函数,由此提出了各向异性的海面反射率模型,并将该模型退化到一维情况,反射率计算结果与Cok-Munk模型吻合良好,从而证明该模型的正确性。通过假设可见性概率函数提出了各向同性和各向异性的海面遮蔽函数,分析了不同风速、风向以及考虑遮蔽效应后海面反射率的变化特性。借助反射率与BRDF之间的关系推导了各向异性的海面BRDF模型,并分析了不同入射天顶角、风速和风向时,海面BRDF的变化特性。通过海水介电常数与折射率的关系,分析了海水温度、盐浓度以及光谱对海面BRDF的影响,计算结果表明:温度越高,波长越长,盐浓度越小,海面的BRDF值越小。通过MODIS获得的海面温度值,讨论了典型台湾海峡在不同季节的BRDF变化特性。最后利用P-N海谱模型了计算了不同风速、风向时的海面高度起伏状况。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O439
【图文】：

起伏地形,建模

(c)图 3.1 枯门岭地区不同起伏地形建模地形起伏对植被地区起伏地表 BRDF 影响根据第二章中介绍的适用于不同季节的核驱动植被 BRDF 模型，将该模型.1 节中建立的枯门岭地区不同起伏地表上，分析地形的起伏对植被 BRDF 的况。下面给出了入射天顶角为30 ，方位角为0 时，不同起伏地形、不同季节时DF 随观测几何的变化情况。春夏稀疏植被图 3.2 计算了选择核驱动模型为春夏稀疏植被时，地表标准差分别为(a)地形 5.5453，(b)地形 2：2 16.2173；(c)地形 3：3 575.0181，(d)无起伏地形 BRDF 随观测天顶角及方位角的变化情况，此时模型参数分别选择。0.331, 0.001, 0.114o geo vol f f

海面,风向,风速,建模

(c)风速为 10m/s图 5.6 不同风速、风向的海面建模由图 5.6 可以看出：对于同于风向，随着风速的增大，海面起伏的高度在风向置越大，同时，风速增加时，海面的波浪数反而在减小，会造成遮蔽效应的明显，从海面反射率的值也会存在变化。对于同于风速，海面的整个起伏状况会偏向的方向有最大值，因此对应与风向方向的反射率值也最大。所以海面在不同风向的起伏状况会直接影响海面反射率的值。.5 本章小结本章通过建立各向异性的海面 BRDF 模型，结合海水介电常数，基于 MODI计算了台湾海峡不同季节的 BRDF 特性。然后通过 P-N 海谱模型分析了不同风速向时的海面起伏特性，得到了以下结论：1. 入射天顶角的改变会影响海面 BRDF 特性变化。入射天顶角越大，海面 BR

【参考文献】