学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

利用MODIS BRDF和反照率产品进行地表特性的研究

作　者: 焦子锑
导　师: 李小文
学　校: 北京师范大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: 反照率多角度遥感反演核驱动模型地表分类二向性反射 BRDF参数 BRDF形状指示因子(角度指数)
分类号: TP79
类　型: 博士论文
年　份: 2008年
下　载: 1023次
引　用: 3次
阅　读: 论文下载

内容摘要

半经验核驱动的二向性反射模型RossThick-LiSparseReciprocal (RTLSR)作为MODIS二向性反射和反照率产品的主算法,目前正在向用户界提供全球尺度的反照率和二向性反射产品。本文全面评估了MODIS的BRDF产品;将MODIS的BRDF产品作为光谱信号(天顶BRDF调整的反射率(NBAR)和植被增强指数(EVI))的附属信号,输入到决策树分类算法(C4.5)中,对BRDF提高分类结果的精度进行了探索和研究;初步验证了MODIS反照率产品。具体上说,本文在以下三个方面进行了不同程度的探索和创新基于地表20组二向性观测数据系和几种MODIS的星载产品,对MODIS的BRDF产品进行较全面的评估。结果发现,MODIS BRDF参数和形状指示因子有不同于光谱信息并与地表结构有关的信息量。尤其,MODIS的各向异性平整指数(AFX)较全面地刻画了BRDF形状,对BRDF的形状有较好的指示作用, AFX<1指示地表散射以表面散射为主,此时的BRDF形状可能近似为铃状(bell);AFX=1近似指示了一个朗伯散射表面,此时的BRDF较平整;AFX>1指示地表以体散射为主,此时的BRDF形状可能近似为碗状(bowl)。我们也经验性地计算了不同地表类别的二向性反射方差函数(BRVF) ,解释了同种地表类型,BRVF的特点及其产生的原因。同时,基于主成份分析等统计技术对MODIS的8个指示因子的内部维数进行了分析,解释前三个主成份的物理意义。把MODIS BRDF特征矩阵作为光谱信号的补充信息,输入到一个决策树分类算法(C4.5)中,基于误差矩阵和十重交互验证技术,对分类结果进行精度评价,分析不同的BRDF矩阵对分类精度的影响。结果表明,MODIS BRDF参数产品较大程度地提高了整体分类精度和相关类别的用户和生产者精度,这种精度提高取决于分类过程中使用的BRDF参数的多少和这些参数是否被各向同性参数归一化。然而,MODIS角度指数对分类精度的提高作用有限。同时,我们也分别对光谱信号及方向性信号的分类能力分别进行了实验。结果表明,光谱信号对分类能力起主导作用。将地面气象台站用反照率表观测的反照率,地面和机载多角度(AMTIS)遥感数据通过AMBARALS算法反演得到的反照率,与MODIS相应的地面反照率产品做比较,进行MODIS反照率产品验证的方法研究,并提供对MODIS反照率产品的初步验证结果。论文最后对进一步应用MODIS角度指数来反演植被结构,如植被聚集指数(clumping index)等进行了展望。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
图表目录  6-11
第一章绪论  11-27
  1.1 选题意义  11-12
  1.2 研究目的  12
  1.3 研究现状  12-25
    1.3.1 植被冠层反射率模型概述  13-14
    1.3.2 MODIS 半经验的核驱动模型  14-20
    1.3.3 MODIS BRDF 和反照率产品概述  20-22
    1.3.4 应用方向性反射进行地表分类的研究现状  22-25
  1.4 论文结构及主要研究内容  25-27
第二章评估 MODIS BRDF 形状指示因子  27-61
  2.1 引言  27-28
  2.2 数据描述  28-32
    2.2.1 地表20 组二向性观测数据系  28-30
    2.2.2 星载MODIS 的数据产品  30-32
  2.3 基于地表BRDF 观测分析MODIS BRDF 形状指示因子  32-43
    2.3.1 MODIS BRDF 形状指示因子的公式化表示  32-34
    2.3.2 计算和分析BRDF 形状因子  34-41
    2.3.3 BRDF 形状指示因子的信息含量  41-43
  2.4 基于MODIS 卫星采样分析MODIS BRDF 形状指示因子  43-59
    2.4.1 对MODIS BRDF 形状指示因子进行相关性分析及主成份分析  43-47
    2.4.2 探索MODIS BRDF 形状指示因子在不同地表类型内的方差变化  47-59
  2.5 本章小结  59-61
第三章应用 MODIS 多光谱和多角度信号改善地表分类精度的研究  61-87
  3.1 引言  61-64
  3.2 数据和方法  64-74
    3.2.1 研究区域  64-66
    3.2.2 MODIS BRDF 反照率产品及其处理  66-68
    3.2.3 决策树分类器  68-69
    3.2.4 地表分类标志  69-70
    3.2.5 训练和检验样本  70-72
    3.2.6 技术路线和实验方案  72-74
  3.3 结果和分析  74-84
    3.3.1 天顶反射率vs. BRDF 模型参数  74-76
    3.3.2 天顶反射率与BRDF 形状因子  76-79
    3.3.3 天顶反射率与BRDF 参数  79-84
  3.4 结论和讨论  84-87
第四章地面和机载多角度观测数据的反照率反演及对 MODIS 反照率产品的初步验证  87-101
  4.1 引言  87-88
  4.2 遥感实验数据的获取  88-91
  4.3 实验数据的处理和方法验证  91-99
    4.3.1 机载AMTIS 影像的大气纠正  92-93
    4.3.2 反照率表观测的标定及BRDF 数据的反照率反演  93-99
  4.4 本章小结  99-101
第五章结论与展望  101-103
  5.1 主要工作与结论  101-102
  5.2 工作展望与计划  102-103
参考文献  103-115
攻读博士期间公开发表的论文  115-117
致谢  117-118

利用MODIS BRDF和反照率产品进行地表特性的研究

内容摘要

全文目录

相似论文