山区地表反照率遥感产品真实性检验方法研究

发布时间：2020-04-23 00:27

【摘要】：定量遥感产品的精度评价对利用产品进行全球气候变化监测、生态环境检测等遥感应用研究具有十分重要的意义。根据国际定标与真实性检验小组(CEOS)的定义,真实性检验就是利用高质量的参考验证数据,独立地评价定量遥感产品的精度和不确定性的过程。反照率产品的真实性检验工作是近些年研究的一个热点,对产品的精度进行有效的评价能够提高该产品应用的范围。目前反照率产品的真实性检验较其他参数来说是比较成熟的,处于陆表参量真实性检验小组定义的第三个阶段,也就是能够在全球范围内选择具有代表性的地面站点的长时间序列观测数据作为验证参考数据,来对反照率产品的真实性检验工作。然而,目前反照率产品的真实性检验多选择平坦地表下均质区域开展;在山区地表下,反照率产品的真实性检验工作却甚少的开展。全国乃至全球尺度下,更多区域地表覆盖的是地形复杂的山区,全球陆表有24%的区域是山区,全国地表有2/3的面积是山区。要对产品的精度具有全面的了解,不仅需要了解其在平坦地表下的精度,还需要掌握该遥感产品在复杂的山区地形的精度,为定量遥感产品在山区的应用提供必要的精度信息。开展山区地表下定量遥感产品真实性检验的一个难点在于,山区地形效应导致了不同分辨率的遥感数据和遥感产品间的尺度效应影响严重,平坦地表下的真实性检验方法,在山区存在着不适用的问题。定量遥感产品的真实性检验是一个复杂的过程,牵涉到地面站点数据质量控制,辅助的高/低分辨率反照率产品反演与验证,不同分辨率遥感产品之间尺度转换研究等问题。本文以山地地表条件下地表反照率产品的真实性检验为例,研究山区地表下全球反照率遥感产品的真实性检验关键方法。论文攻克的主要难点包括高质量参考地面验证数据集构建、山区地表高分辨率坡面反照率反演和山区地表高低分辨率反照率尺度转换关键技术,形成了一套全球高质量低分辨率反照率验证数据集,发展不同分辨率山区地表反照率产品真实性检验尺度转换模型,开展山地条件下全球尺度低分辨率反照率产品真实性检验工作。论文还将上述研究耦合到业务化运行的真实性检验系统中,快速实时实现全球尺度地表反照率产品的真实性检验。研究结果发现,在山区地表下,全反演的高质量MCD43A3 C6反照率产品的均方根误差约为0.035,相对误差约为21%。随着像元内平均坡度的增加,该产品的不确定性也呈现增加的趋势,在当地面验证站点的平均坡度大于10度时候,MCD43A3 C6反照率产品相对于参考的低分辨率反照率的均方根误差高达0.044,相对均方根误差高达33%。在山区地表下对低分辨率的GLASS反照率产品的真实性检验结果也显示出与MCD43A3 C6产品类似的精度评价结果,总体均方根误差约为0.035。
【图文】：

真实性检验,合理范围,理论基础,散射辐射

第 2 章真实性检验理论基础一个有效的合理范围内。2 1.2 204 1.5 cos 100s sWm E E Wm (2-3)2 1.2 24 0.95 cos 50d s sWm E E Wm (2-4)2 1.2 24 1.2 cos 50d s sWm E E Wm (2-5)

中国区域,植被区,端元,种类特征

地表均质是一个相对的概念，即地表是相对均一，绝对均一的地表是不存在的，而异质性地表是绝对存在的。总的来说，空间异质性是指生态学变量在空间上的不均匀性和复杂性,表现为生态系统的缀块性和地形环境的梯度变化(Urbanet al. 1987)。Li 和 Reynolds(1995)提出一个定量的、便于描述和应用的空间异质性的概念，将地表的空间异质性（Spatial heterogeneity）定义为系统或者系统属性在空间上的复杂性和变异性(Li and Reynolds 1995)。系统属性可以是生态学所定义的所有变量如地表覆盖类型、种群密度、生物量、地表反照率、土壤水分含量等。在景观生态学中，空间异质性可从两方面进行定量分析，即：空间特征和空间比较。空间特征主要采用数学方法，，如变异函数、信息指数、分数维等对景观上某些属性空间变异进行定量化分析得到不同尺度上的空间异质性程度及变化。空间比较是在空间特征定量化基础上，探索景观属性的变异程度随着抽样时间的变化(李哈滨 and 王政权 1998)。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院遥感与数字地球研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P407

【参考文献】