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半经验核驱动的二向性反射模型Ross Thick-LiSparse Reciprocal(RTLSR)联合了体散射和几何学散射模型,能够较理想地表达地表的各向异性特征,地表各向异性反射对提高地表反照率的反演精度有重要的作用。对于空间BRDF(双向反射分布函数)采样能力缺乏的星载传感器,利用地表各向异性反射模式作为先验知识,是精确估算地表反照率的一个重要策略。本文以核驱动模型为基础,基于先验知识估算黑河区域环境星地表反照率,具体在以下三个方面进行了探索研究。 第一,基于MODIS(中分辨率成像光谱仪)BRDF和反照率产品的备用算法(算法Ⅰ)反演地表反照率。在假设相同地表类型的BRDF形状相似并可提前预测的前提下,本文中将MODISBRDF和反照率产品作为下垫面各向异性先验知识,利用环境星的方向观测数据拟合先验BRDF形状,反演环境星地表反照率。 第二,基于贝叶斯推论原理的反演算法(算法Ⅱ)反演地表反照率。贝叶斯推论通过先验知识的积累和应用,有效地解决反演不确定问题。该算法用地表73组观测数据的参数平均值和协方差矩阵描述先验分布函数,基于贝叶斯推论引入先验知识,通过最大似然估计,推断参数的后验分布。在反演中添加先验数据,通过环境星单一方向反射率反演地表反照率。 第三,为验证反演结果的精度,首先将算法Ⅰ,算法Ⅱ以及地表朗伯假设算法(算法Ⅲ)反演的地表反照率与MODIS产品进行对比,比较了不同时相的红和近红外波段白天空反照率的差异,以及在MODIS尺度下不同地表类型黑天空反照率的差异:目视对比地表短波反照率结果图,计算不同地表类型的均值和方差,与MODIS产品在统计意义上比较绝对和相对误差;最后,将上述三种算法估算结果及MODIS产品与盈科气象站通量塔的地表观测数据进行了比较。结果表明高分辨率的环境星地表反照率除了能够提供下垫面主要的空间分布特征外,还可以能提供地表细部结构,基于先验知识的算法Ⅰ和Ⅱ对反照率有明显的改善作用,先验知识的作用对地表类型的依赖不明显,但可能依赖于太阳和观测几何的相对位置,因此可能依赖于季节和纬度的变化,以及传感器的成像方式。该研究对缺乏多角度观测的星载传感器的反照率反演有重要的参考价值。 论文最后对基于各向异性平整指数建立地表BRDF先验知识库,以及基于先验数据库反演地表反照率及其他参数进行了展望。