多源遥感积雪信息提取与雪水当量反演模型研究

• 作 者: 王祎婷
• 机 构: 北京大学
• 出 处: 北京大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 积雪监测 雪水当量 遥感分区反演 多源遥感 合成算法

地球上覆盖广阔的积雪与人类活动密切相关，既是重要的固态水源，又是气候变化的敏感指示器。雪水当量是反映地表积雪量的重要因子。定量遥感反演方法是获取雪水当量的最有效手段之一。开展雪水当量遥感反演研究，能够适应快速、宏观监测积雪覆盖的现实要求，在全球气候变化研究、区域水资源保护、减灾防灾等方面都具有显著意义。　　
利用多源遥感数据集成的综合优势，研究探索雪水当量遥感反演新方法，已成为冰雪遥感研究的重要方向之一。本文在雪水当量被动微波遥感反演的基础上，研究建立了基于多源遥感数据、适用于不同积雪和地表覆盖类型的雪水当量分区反演模型，并通过实验验证了方法有效性。　　
论文研究工作如下：　　
(1)分析现有雪水当量遥感反演方法，针对混合像元、积雪和下垫面性质对反演的影响、特征通道的选择，以及准确识别积雪地表等关键问题，探讨了建立以被动微波遥感数据为主，结合多源遥感数据优势的雪水当量遥感分区反演模型。　　
(2)针对单日雪盖产品、被动微波积雪信息和连续日期可见光-近红外遥感积雪信息的各自优势，提出了多源遥感积雪信息提取合成算法。被动微波和连续日期可见光-近红外遥感积雪信息分别由AMSR-E数据和MODIS八日合成反射率数据通过决策树分类法得到。　　
(3)考虑到混合像元对雪水当量反演的影响，本文在张氏算法的基础上引入雪覆盖率因子。雪覆盖率是在AMSR-E数据亚像元尺度上，通过MODIS地表反射率数据计算进而扩展至AMSR-E数据25 km像元尺度而得出的。同时考虑到积雪性质和下垫面性质的影响，针对不同积雪类型和土地覆盖类型状况建立了雪水当量分区反演模型。　　
(4)讨论了雪水当量遥感反演模型的结构和特点，采用ENVI的IDL语言实现了遥感反演模型的应用。选择实验区2003年2月份的多源遥感数据和地面站点实测数据，对雪水当量进行了反演，并对反演结果进行验证，分析其误差来源。结果表明，多源遥感数据在积雪信息提取与雪水当量遥感反演中具有互补性，通过准确地提取积雪信息、引入雪覆盖率因子，对不同积雪类型和土地覆盖类型状况建立了雪水当量分区反演模型，能够提高反演精度，取得较好的效果，验证了本文方法的有效性。