论文摘要
地表反照率是辐射与能量平衡研究中的关键地表特征参量,既能够刻画地球表面对太阳短波辐射反射能力的大小,同时也可以作为一个关键变量参与地球表面的净辐射的估算。目前地表反照率已经被大量应用在了诸多研究领域,如地球表能量平衡、中长期天气预报以及全球气候变化等。虽然目前已经基于多源卫星遥感观测数据生成的长时间序列地表反照率数据集,但是基于国产卫星数据估算地表反照率的算法尚不成熟,限制了融合多源遥感数据提高反照率产品精度和国产卫星数据的应用。因此,在本研究中发展了风云三号C星（FY-3C）中等分辨率光谱成像仪（Medium Resolution Spectral Imager,MERSI）数据的预处理和地表反照率遥感估算方法。其中本文所做的具体工作包括:（1）发展了MERSI数据预处理方法:本研究介绍了MERSI数据辐射定标、异常条带检测、云检测和几何校正等预处理方法,形成了一套比较完整的且有效的MERSI数据预处理算法,为之后的反照率反演打下了坚实的基础。在数据与处理过程中,着重对异常条带检测和云检测进行了研究,提出了适用于MERSI数据的异常条带检测和云检测方法。其中异常条带检测提出了一种基于波段相关性的异常条带检测方法,并与数学形态法做了对比验证,结果表明本文采用的基于波段相关性的异常条带检测方法可以更加有效地实现异常条带检测去除,其中异常行的检测准确率高达98.1%,异常列可以全部准确的检测出来;云检测方法研究主要是参考MODIS的云检测算法改进得到适合于MERSI数据的云检测算法,通过K均值聚类获得海陆的陆地、海洋、高反射率云、卷云和积雪判别阈值,可以较准确地将影像中的云像元标识出来,尤其是可以识别出海洋区域的薄云。（2）发展了基于MERSI数据的地表反照率遥感估算方法:在本研究中,发展了基于MERSI数据的地表反照率直接反演算法。该算法的整体思路是通过构建大气层顶方向反射率和地表宽波段反照率二者之间的回归关系,利用这种回归关系可实现仅基于单一观测角度的大气层顶方向反射率来直接估算得到高时间分辨率的地表宽波段反照率数据集。其方法具体分为三个步骤,第一步是波谱重采样;第二步是通过波段转换得到MODIS与MERSI1的波段转换系数;第三步是基于波段转换系数将MODIS反照率查找表转换为MERSI查找表,从而建立大气层顶方向反射率与地表宽波段反照率之间的多元线性回归关系。其中在本文中采取了分地物类别（划分为植被、土壤、陆地冰雪、海水和海冰）与分角度格网（太阳/观测天顶角2°间隔、方位角5°间隔）的多元线性回归方法来实现。（3）基于MERSI数据估算的反照率结果验证:基于本文算法生成了东北亚地区高时间分辨率（1天）、1 km空间分辨率的地表反照率数据集,并基于北美地区11个FLUXNET通量站点观测数据（包含6类IGBP地物类型）和MODIS地表反照率产品（MCD43A3）对生成的FY-3C MERSI地表反照率数据集进行了初步的比较和验证。本文进行了逐站点验证和按地物类别验证,选取的评价指标为决定系数（R2）、均方根误差（RMSE）和偏差值（BIAS）。验证结果表明本文算法反演得到的天分辨率地表反照率产品在三个评价指标总体要比MODIS地表反照率产品（MCD43A3）更好,这说明本文算法反演得到的地表反照率具有更高的精度,可以更好地描述地表反照率的时空变化情况,可以用于生成长时间序列的高精度、高时间分辨率地表反照率产品。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 阎宏波
导师: 瞿瑛
关键词: 地表反照率,数据预处理,直接反演算法
来源: 东北师范大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 气象学,气象学
单位: 东北师范大学
分类号: P407;P422.4
总页数: 81
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