3-地表反射率模型.ppt

定量遥感 首都师范大学 资源环境与旅游学院 教师：谢东海 1.1 概述 1.2 经验模型 1.3 物理模型 1.4 半经验模型 地表反射率模型 1.1 概述 地球表面物体对太阳短波辐射的反射和散射是属于非朗伯体性质，并非各向同性，而是具有明显的方向性，可以用BRDF（Bidirectional Reflectance Distribution Function）来精确定义。 1.1 概述 BRDF 几何条件 太阳（太阳符号）在 轴上，它到原点的距离为太阳天顶角大小，BRDF用Polar plot中的曲线表示，虚线半圆的半径为观测角大小，距正半轴角度代表方位角大小。 几何条件表示方法 实测数据 1.1 BRDF模型的分类 目前，国际和国内已经研究了多种基于航空和卫星数据的BRDF模型。总的说来可以分为三类：经验统计模型，物理模型和半经验模型。 经验统计模型简单且易用，适用于物理机制不清楚的情况。 物理模型具有明确的物理意义，并对光与地表的作用机理进行了严格的数学描述但由于参数复杂，使用起来不方便。 半经验模型综合了经验模型与物理模型的优点，模型参数虽然是经验参数，但具有一定的物理意义，因此被广泛使用。 1.2 经验模型 Minnaert 函数 Lommel-Seeliger函数 Walthall函数 Staylor-Suttles函数 1.3 物理模型 物理模型的研究最为深入，理论基础完善，其模型参数具有明确的物理意义，并对光与地表物体的作用机理进行了数学描述，主要有辐射传输模型、几何光学模型、混合模型和计算机模拟模型4类 1.4 半经验模型 半经验模型具有简单易于应用的特点，在遥感研究中被广泛使用。比如在 MISR(Multi-angle Imaging Spectroradiometer)，MODIS(Moderate Resolution Imageing Spectroradiometer)，POLDER(Polarization and Directionality of Earth’s Reflectances) 传感器的地表反射率处理中，Rahman-Pinty-Verstraete(RPV)模型，Ross-Li模型和Ross-Roujean模型三种半经验BRDF模型常被使用。RPV模型为非线性模型，Ross-Li和Ross-Roujean为线性核驱动模型。 1.4 半经验模型 日期 作者 贡献 1981 Hapke 提出了一种三参数的半经验模型。(3 parameters model) 1992 Li 提出了几何光学模型。( geometric optics model) 1992 Roujean 提出了核驱动模型的概念。(kernel driven model) 1993 Rahman 提出了RPV模型。(Rahman–Pinty–Verstraete model) 1995 Wanner 对李小文几何光学模型进行改造，作为核驱动模型的几何光学核。 (On the derivation of kernels for kernel-driven models of bidirectional reflectance. ) 1998 高峰 提出核驱动模型反演新途径。(new inversion method for kernel driven model) 2002 杨华 提出了新的几何光学核–LiTransit。(new geometric kernel) 2004 Maignan 对Ross thick 核进行改进。(improvement on Ross - thick ) 1.4 核驱动模型 几何核：地表上物体的反射核 体散射核：无穷多表面的体散射核 几何核 以具有朗伯反射特性和投影阴影的直立不透明突起物来模拟地表物体，用以表示裸露地表的不规则性和粗糙性或低透过率冠层的结果特性。 体散射核 代表吸收和散射辐射的随机分布的小平面集合，这种无穷多表面的物体可以是土壤或植被冠层。 体散射核可以用一个简单的辐射传输模型来描述。 著名的核驱动模型 Roujean Ross-Li Ross-Li-HotSpot 著名的核驱动模型 Ross-Li Company Logo 典型地物BRDF 荒地（太阳天顶角为45°，k0,k1,k2 分别为0.243，0.073，0.642 ） Company Logo 典型地物BRDF 一年生草地（太阳天顶角为45° ，k0,k1,k2 分别为0.349，0.044，0.377） Company Logo 典型地物BRDF 硬质小麦 （太阳天顶角为45° ，k0,k1,k2 分别为0.273，0.052，0.269） Company Logo 典型地物