【摘要】：利用衛(wèi)星被動微波遙感來獲取地表信息的歷史由來已久,而微波地表比輻射率MLSE(Microwave Land Surface Emissivity)和以此為基礎(chǔ)的微波植被指數(shù)EDVI(Microwave Emissivity Difference Vegetation Index)都是微波遙感中非常具有指示作用的地表參數(shù),值得對其進行深入研究。本文就兩個具體問題展開研究:(1)利用多源衛(wèi)星遙感反演中國地區(qū)MLSE及其應用特點研究;(2)多通道EDVI指數(shù)在東南亞地區(qū)不同植被區(qū)域的表征效果和差異性的分析研究。在第一個研究問題中,本研究在中國地區(qū)構(gòu)建了一套利用Aqua衛(wèi)星搭載的Advanced Microwave Radiometer-Earth Observing System(AMSR-E)觀測天頂亮溫、Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS)云參數(shù),歐洲中期天氣預報中心(ECMWF)的大氣廓線和地表溫度數(shù)據(jù)反演得到的MLSE數(shù)據(jù)庫。反演過程使用了全新的算法方案,使用高時空分辨率的動態(tài)實時廓線和地表溫度數(shù)據(jù)來對實際的大氣和地表情況進行參數(shù)化,使得這一數(shù)據(jù)庫具有更高的準確性。實現(xiàn)了全部12個AMSR-E微波通道的MLSE反演,包括對地表性質(zhì)具有更優(yōu)秀的探測能力的6.9和10.65 GHz頻率。采用的MODIS的云觀測數(shù)據(jù)和AMSR-E具有天然的同步性,并且可以用來實現(xiàn)對云的微波輻射貢獻計算,使得這套數(shù)據(jù)庫涵蓋了除降水外的所有天氣狀態(tài)。對此MLSE數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)計分析(時間序列,季節(jié)變化和多年平均等),及其和地形、植被、積雪和降雪等因素的相互作用和響應特征進行的大量分析研究表明其在中國地區(qū)具有很強的適用性。這套MLSE數(shù)據(jù)庫對進一步理解地表和大氣的微波輻射性質(zhì)提供了研究手段,其潛在的應用包括:作為大氣中多種參數(shù)(如水汽、云水含量、降水等)的反演前提(提供輻射背景信息);對諸多地表參數(shù)(土壤濕度,植被生長、植被種類,地表降水等)的變化具有重要的指示和監(jiān)測意義。第二個研究問題:基于微波地表比輻射率的EDVI植被指數(shù)可以很好地指示地表植被含水量,并且可以應用于有云情況和濃密植被區(qū)域。以往的研究僅限于使用19、37GHz微波信號,其僅能反映植被某單層的含水情況。Aqua衛(wèi)星上的AMSR-E微波輻射計觀測為植被遙感提供了更多的通道選擇。本部分利用AMSR-E觀測亮溫、MODIS云參數(shù)和ECMWF的再分析資料反演得到的東亞及東南亞地區(qū)6.925、10.65、18.7、36.5 GHz垂直極化微波通道的微波地表比輻射率,建立了五組多通道微波比輻射率植被指數(shù) EDVI(6v,37v),EDVI(10v,37v),EDVI(18v,37v),EDVI(6v,10v)和EDVI(10v,18v)。研究了這5組EDVI指數(shù)在森林和農(nóng)田兩類植被類型區(qū)的特點。結(jié)果表明,在森林區(qū)域,EDVI(6v,37v)和EDVI(10v,37v)普遍大于EDVI(18v,37v),這很可能是由于前兩者對于濃密植被的穿透更深,能反映更多的植被含水量,而EDVI(18v,37v)的穿透性相對較弱,主要反映冠層頂部、相對淺薄植被層的植被含水量。另外EDVI(6v,10v),EDVI(10v,18v)和EDVI(18v,37v)三組EDVI對高大濃密植被在垂直方向上、中、下三層的植被含水量有一定的指示作用。對于低矮植被,其垂直結(jié)構(gòu)不豐富,此三者的差異不明顯�；谝陨蟽蓚�問題,本研究試圖更全面地了解中國地區(qū)微波地表比輻射率的分布特征以及地表微波輻射所蘊藏的豐富植被信息。這些研究工作將拓展衛(wèi)星微波遙感范疇,豐富對地遙感尤其是植被遙感手段,并且可以為大氣參數(shù)的反演提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
【圖文】：

直接求取比輻射率。具有代表性的研宄是Ｗｅｎｇ等人在２００１年（Ｗｅｎｇ邋ｅｔ邋ａｌ．逡逑２００１）提出的邋ＣＲＴＭ邋（Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ邋Ｒａｄｉａｔｉｖｅ邋Ｔｒａｎｓｆｅｒ邋Ｍｏｄｅｌ）模型，其核心思想是逡逑將地表建模為三層模型，分別為地表層，介質(zhì)層和近地大氣層，如圖１－１。逡逑Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ邋Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ邋＆邋Ｅｍｉｓｓｉｏｎ邋Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ邋ｎｅａｒ邋Ｓｕｒｆａｃｅ逡逑Ｉ（Ｔ0＃邋（卜邋Ｒ２１）逡逑Ｌａｙｅｒ邋ｌ＊ｅ，邐／邐／逡逑—邋ｍｂｃｔ）邋。邐？？丨）Ｒｊ３逡逑ｓｎｏｗ，邋ｄｅｓｅｒｔ，邋ｃａｎｏｐｙ邐Ｖ／逡逑Ｌａｙｅｒ邋３，邋ｅ３邐／ｉ＾ｅ．ＢＣＴ，）逡逑圖１．１邋ＣＲＴＭ模型中對地表和附著物的分層模型（Ｗｅｎｇ邋ｅｔ邋ａｌ．邋２００１）。逡逑ＣＲＴＭ將中間的介質(zhì)層粗略地分為積雪、沙漠和植被三種主要類別，并根據(jù)逡逑不同類型選擇相應的輻射傳輸方案，使用四流近似方法求解介質(zhì)內(nèi)部微波輻射傳逡逑輸方程的散射項。對于不同的介質(zhì)（如雪粒、沙粒、植被葉面），采用建模的方逡逑法求解其輻射學特性。比如對于植被采用鹽水、水泡和干物質(zhì)的組合模型來模擬逡逑吸收、反射和透射特征

并且隨著降水的繼續(xù)，ＭＬＳＥ—直減小。降水停止以后，，冠層截留的雨水逡逑繼續(xù)下落到地表，導致在一段時間內(nèi)ＭＬＳＥ繼續(xù)減小并到達極小值，而后隨著地逡逑表水分的蒸發(fā)，ＭＬＳＥ開始逐漸恢復到降水前的水平。這一過程可以用圖１．３來逡逑表現(xiàn)。逡逑６逡逑
【學位授予單位】：中國科學技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：P407.7

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本文編號：2621409