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利用polder多角度偏振数据反演陆上气溶胶光学厚度的群组残差最优方法

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遥感学报 2022年第3期26卷 505-515页

作者：高鑫胡秀清方伟张鹏中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033 中国科学院大学北京100049 中国气象局国家卫星气象中心北京100081

陆上气溶胶光学厚度(AOD)反演作为气候、环境领域的一大研究方向,偏振多角度遥感在这个方向上有其特有的优势。本文使用法国polder(Polarization and Directionality of Earth’s Reflectance)1级偏振多角度资料,提出了一种针对气溶胶... 详细信息

陆上气溶胶光学厚度(AOD)反演作为气候、环境领域的一大研究方向,偏振多角度遥感在这个方向上有其特有的优势。本文使用法国polder(Polarization and Directionality of Earth’s Reflectance)1级偏振多角度资料,提出了一种针对气溶胶反演的群组残差最优方法,反演了气溶胶AOD。首先,模拟计算了大气、地表和气溶胶的偏振多角度反射率;然后,通过辐射传输公式,推算卫星观测的偏振表观反射率的若干组模拟值;最后,使用群组残差最优方法,计算获得气溶胶AOD。通过和MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)气溶胶数据产品(MYD04)的精确地理匹配和定量分析,验证了此方法的反演精度,结果表明:本文得到的AOD与MYD04建立的回归分析,其R2可达到0.68以上,斜率与1接近,即此方法获得的反演产品与MYD04具有较好的一致性;与AERONET(Aerosol Robotic Network)的AOD数据也进行了坎普尔站、北京站上的统计与分析,AOD的变化趋势上也存在较好的一致性。本文方法能够应用于除polder以外的偏振多角度卫星数据,获得较为可靠的陆上气溶胶AOD产品。

关键词：遥感 polder 多角度偏振遥感陆上气溶胶光学厚度群组残差最优方法

基于星载polder冰雪数据评价3个BRDF模型

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遥感学报 2022年第10期26卷 2060-2072页

作者：郭静焦子锑丁安心董亚冬张小宁崔磊尹思阳常雅轩谢蕊北京师范大学地理科学学部遥感科学与工程研究院北京100875 北京师范大学遥感科学国家重点实验室北京100875 北京师范大学水科学研究院北京100875

冰雪在短波区域具有很强的各向异性反射特征,对全球能量平衡及水循环等有重要作用。目前,国内外学者发展了一系列应用于冰雪的二向性反射分布函数BRDF(Bidirectional Reflectance Distribution Function)模型,全面比较和评估这些模型对... 详细信息

冰雪在短波区域具有很强的各向异性反射特征,对全球能量平衡及水循环等有重要作用。目前,国内外学者发展了一系列应用于冰雪的二向性反射分布函数BRDF(Bidirectional Reflectance Distribution Function)模型,全面比较和评估这些模型对星载多角度遥感产品的业务化模型选择有重要参考价值和指导意义。本文基于全球polder冰雪多角度反射率数据,选取3个模型,包括核驱动、半经验的MODIS业务化RTLSR模型、渐进辐射传输物理模型ART以及新发展的RTLSRS模型进行了全面比较分析,研究结果表明:(1)在拟合所有polder数据时,RTLSRS模型都具有最高精度,对于单组纯雪数据,RTLSRS模型的最小二乘拟合的均方根误差(RMSE)比ART模型降低了45.45%,仅为RTLSR模型的18.46%。对于非纯雪数据,RTLSRS模型与RTLSR模型的拟合能力总体差别不大,但其RMSE比RTLSR模型降低了67.5%,ART模型的精度最差。(2)虽然RTLSRS可以高精度拟合所有数据,但该模型拟合纯雪(R2=0.969,RMSE=0.012)精度较优于非纯雪(R2=0.926,RMSE=0.013)。(3)对RTLSRS模型进行简化,仅保留其各向同性核和雪核ISM(Isotropic-Snow Model),验证结果表明:简化后的模型能够很好地表征雪的二向散射能力,使用polder全部纯雪数据进行拟合时,R2达到了0.949,RMSE为0.034。本文有助于用户在应用冰雪多角度数据时选择更合适的BRDF模型,同时对理解这些模型的误差提供了有价值的参考.

关键词：冰雪 ART RTLSR RTLSRS polder 核驱动BRDF模型

polder-2/PARASOL卫星气溶胶业务产品在北京地区的验证分析(英文)

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遥感学报 2009年第1期13卷 137-144页

作者：范学花陈洪滨林龙福韩志刚 Philippe Goloub 章文星北京应用气象研究所北京100029 中国科学院大气物理研究所中层大气与全球环境探测实验室北京100029 Laboratoire d'Optique Atmospherique Universite des Sciences et Technologies de Lille 59655法国

利用地面AERONET/PHOTONS气溶胶观测网北京和香河站点的资料,在北京地区对polder-2/PARASOL卫星多角度偏振信息获得的气溶胶反演产品进行了验证分析。地基AERONET/PHOTONS观测网的体积谱分布资料分析显示,在北京地区气溶胶尺度分布的细... 详细信息

利用地面AERONET/PHOTONS气溶胶观测网北京和香河站点的资料,在北京地区对polder-2/PARASOL卫星多角度偏振信息获得的气溶胶反演产品进行了验证分析。地基AERONET/PHOTONS观测网的体积谱分布资料分析显示,在北京地区气溶胶尺度分布的细粒子截断半径约为0.3μm。将polder-2/PARASOL卫星气溶胶业务产品和重新定义的地基AERONET/PHOTONS细模态(半径rpolder系列卫星业务反演方法固定了埃斯屈朗(ngstrm)指数的变化范围是1.8～3.0,造成了细粒子贡献占绝对主导的局限。由地基AERONET/PHOTONS观测资料的分析可知,这个埃斯屈朗指数的先验值远远大于北京地区的地基测量结果,导致了polder业务反演的气溶胶光学厚度偏低,埃斯屈朗指数偏高。

关键词：气溶胶 polder PARASOL 体积谱分布偏振反射率

利用polder数据验证MODIS BRDF模型参数产品及Ross-Li模型

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遥感学报 2011年第5期15卷 875-894页

作者：朱高龙居为民陈镜明柳艺博朱敬芳邢白灵南京大学国际地球系统科学研究所江苏南京210093 闽江学院地理科学系福建福州350108 Department of Geography University of TorontoTorontoOntarioM5S 3G3Canada

将MODIS BRDF模型参数产品(MCD43A1)模拟的近红外波段反射率与从polder-3/PARASOL BRDF全球数据集中筛选的9961个像元的BRDF观测数据进行对比,验证了MCD43A1所采用的RossThick-LiSparseR BRDF 模型(Ross-Li模型)拟合二向反射的能力。结... 详细信息

将MODIS BRDF模型参数产品(MCD43A1)模拟的近红外波段反射率与从polder-3/PARASOL BRDF全球数据集中筛选的9961个像元的BRDF观测数据进行对比,验证了MCD43A1所采用的RossThick-LiSparseR BRDF 模型(Ross-Li模型)拟合二向反射的能力。结果表明,Ross-Li模型总体上可以有效地模拟地物的二向反射,所有像元的近红外波段反射率模拟值与polder-3观测数据之间的R2达到0.943,RMSE为0.016,模拟反射率比polder-3数据总体偏低5.2%。但Ross-Li模型明显低估了热点反射率,热点模拟结果比polder-3数据平均偏低14%,模拟值的R2为0.824,RMSE为0.07。热点反射率模拟误差与地表覆盖类型有关,针叶林热点反射率模拟值偏低最严重,其次是阔叶林、草地与农田,灌木与裸地热点反射率模拟值偏低相对较小。通过修正Ross-Li模型中的体散射核,可以明显改善热点反射率的模拟效果(R2=0.839,RMSE=0.043)。Ross-Li模型对天底、暗点等特征方向反射率的模拟较为准确。Ross-Li模型的模拟精度随太阳天顶角和观测天顶角的增大而降低。对于农田与草地而言,Ross-Li模型的模拟精度随NDVI的增加而降低;但在森林与灌木覆盖条件下,当NDVI约为0.5时,Ross-Li模型的模拟效果最差。

关键词： MODIS polder 热点反射率 Ross-Li模型 BRDF模型参数产品

MODIS、MISR与polder3种全球地表反照率卫星反演产品的比较与分析

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遥感技术与应用 2014年第6期29卷 1008-1019页

作者：廖瑶吕达仁何晴中国科学院大气物理研究所中层大气和全球环境探测重点实验室北京100029

对MODIS、MISR和polder 3种由多角度卫星观测反演得到的全球地表反照率数据(无冰雪覆盖区域)短波波段(SW,0.3~5μm)与可见光波段(VIS,0.3~0.7μm)的黑空地表反照率(DHR)进行了相互比较。3种产品6年平均的全球均值存在显著差异,其值从大... 详细信息

对MODIS、MISR和polder 3种由多角度卫星观测反演得到的全球地表反照率数据(无冰雪覆盖区域)短波波段(SW,0.3~5μm)与可见光波段(VIS,0.3~0.7μm)的黑空地表反照率(DHR)进行了相互比较。3种产品6年平均的全球均值存在显著差异,其值从大到小依次为polder、MISR和MODIS。3种产品的纬向平均在35°N以北区域表现出较大的差异。3种产品彼此之间相关性比较高,其中MODIS与MISR产品的相关性最强,MISR与polder产品的相关性最低,短波波段的相关系数(r)分别为0.939与0.911。3种产品在可见光波段的相关性大于短波波段。在不同地表类型上,3种产品表现出了大致相似的差异,表明其对地表类型并不敏感。对气溶胶的分析表明:MODIS与MISR的550nm气溶胶光学厚度(AOD)较为相似,其差异不足以解释DHR的差别;但是polder的865nm AOD明显小于MISR,因此可以认为是由于polder的AOD估算偏低,导致了polder的DHR值大于MODIS与MISR。

关键词：地表反照率 MODIS MISR polder 多角度遥感

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polder水色大气校正算法研究

海洋通报 2009年第6期28卷 95-100页

作者：张民伟唐军武陈良富丁静中国科学院对地观测与数字地球科学中心北京100101 遥感科学国家重点实验室、中国科学院遥感应用研究所北京100101 国家卫星海洋应用中心北京100081

基于polder多角度观测数据,对其大气校正算法进行了研究。该大气校正算法中,大气分子散射利用多次散射加偏振的精确瑞利散射来计算,同时,对太阳耀斑及白帽散射进行了校正。由本文大气校正算法可以反演得到气溶胶光学厚度以及海水反射率,... 详细信息

基于polder多角度观测数据,对其大气校正算法进行了研究。该大气校正算法中,大气分子散射利用多次散射加偏振的精确瑞利散射来计算,同时,对太阳耀斑及白帽散射进行了校正。由本文大气校正算法可以反演得到气溶胶光学厚度以及海水反射率,与polder二级产品相比表明,利用该算法反演所得产品效果较好,相对误差在10%左右,从而为未来中国多角度水色遥感的发展提供一些参考。

关键词： polder 水色大气校正

通过航空polder数据估计地表二向性反射分布函数(英文)

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遥感学报 1997年第S1期1卷 26-32页

作者： Y.Kawata K.Takemata T.Yonekura

研究中，通过选择目标区的ＰＯＬＤＥＲ图象数据来估计目标的二向性反射分布函数，其主要结果可简述如下：１）我们发展了一种大气纠正算法，它适用于源自ＰＯＬＤＥＲ传感器的图象数据格式。通过这种算法，将连续的不同视角的ＰＯＬＤ... 详细信息

研究中，通过选择目标区的ＰＯＬＤＥＲ图象数据来估计目标的二向性反射分布函数，其主要结果可简述如下：１）我们发展了一种大气纠正算法，它适用于源自ＰＯＬＤＥＲ传感器的图象数据格式。通过这种算法，将连续的不同视角的ＰＯＬＤＥＲ陆地图象转化为一系列表面反照率图象，该过程考虑了多次散射。２）然后，选定２１个目标区，包括河流、水塘、城市、道路、森林等，其光谱二向性反射分布函数通过连续的反照率图象来估计。研究发现，水表面的二向性反射分布函数５５０ｎｍ，６５０ｎｍ，８５０ｎｍ处呈现朗伯体特征，同时发现有植被覆盖地表的二向性反射分布函数在５５０ｎｍ和６５０ｎｍ处大致为各向同性，而在８５０ｎｍ处则表现为各向异性。该文给出了所有靶区按经验二向性反射分布函数的拟合参数值。

关键词： polder 二向性反射分布函数(BRDF) 大气纠正多次散射

用多角度polder数据验证互易原理在遥感像元尺度的适用性

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遥感学报 2000年第3期4卷 183-188页

作者：刘强李小文王锦地中国科学院遥感应用研究所北京100101 北京师范大学资源与环境科学系北京100875 波士顿大学遥感中心美国波士顿

利用ADEOS polder多角度遥感数据 ,从统计意义出发 ,对光照与观测角度互易的观察对进行考察 ,发现在polder数据中存在不可忽略的不互易现象 ,以文中定义的不互易度来衡量 ,可见光波段不互易度可达 1.0 ,红外波段不互易度可达 0 .3。两... 详细信息

利用ADEOS polder多角度遥感数据 ,从统计意义出发 ,对光照与观测角度互易的观察对进行考察 ,发现在polder数据中存在不可忽略的不互易现象 ,以文中定义的不互易度来衡量 ,可见光波段不互易度可达 1.0 ,红外波段不互易度可达 0 .3。两个方向上计算NDVI的偏差可达 0 .2。分析了不互易度与NDVI和海拔的相关性 ,发现不互易性与地表的复杂程度有一定的相关性 ,并提出地物光谱反射弱的数据不互易度大的假设。

关键词：互易原理二向反射 polder 遥感像元尺度

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polder仪器的原理和性能(上)

红外 1997年第11期18卷 1-8页

作者： Y.Andre 李玲法国国家空间研究中心

polder(地球反射比的偏振化和指向性)仪器是一台在可见光和红外光谱区中测量被地球大气系统反射的太阳辐射的偏振化和指向性而设计的宽视场辐射计。polder的原始仪器概念在13个不同视角下观测仪器刈幅中一次通过的任一目标的能力。对于... 详细信息

polder(地球反射比的偏振化和指向性)仪器是一台在可见光和红外光谱区中测量被地球大气系统反射的太阳辐射的偏振化和指向性而设计的宽视场辐射计。polder的原始仪器概念在13个不同视角下观测仪器刈幅中一次通过的任一目标的能力。对于每一个视角,在8个窄的光谱波段中对目标成象,其中的3个通道处在三个不同偏振角下。polder多使命的科学目标提出了苛刻的辐射度和几何学要求:本文描述polder,仪器的特性以及在飞行模型上测得的飞行前的性能。由法国国家空间研究中心(CNES)研制的polder安装在日本空间局国家空间发展局(NASDA)研制的高级地球观测卫星(ADEOS)平台上。卫星将于1996年8月发射。

关键词：地球观测多光谱摄象机偏振计辐射计 polder