植被冠層熱輻射方向性解析模型與組分溫度反演

《植被冠層熱輻射方向性解析模型與組分溫度反演》是依託北京大學，由范聞捷擔任負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：植被冠層熱輻射方向性解析模型與組分溫度反演
• 項目負責人：范聞捷
• 項目類別：面上項目
• 依託單位：北京大學

項目摘要

陸面溫度是驅動全球及區域長波輻射、水分循環等過程的關鍵參數，準確遙感陸面溫度是全球及區域能量平衡、水分循環等研究的迫切需求。熱輻射方向性模型是決定陸面溫度反演的關鍵，高精度的方向性發射率才能滿足陸面溫度反演精度1K的要求。本研究選擇植被冠層為主要研究對象，從研究熱紅外波段植被-土壤體系內部多次散射機理出發，將基於能量守恆理論的冠層多次散射模型引入熱紅外波段，給出植被-土壤體系發射率多次散射項的解析表達。並將在此基礎上結合熱輻射矩陣模型構建全新的熱輻射方向性解析模型，以適用於離散和連續等多種類型植被冠層。進而深入研究利用多角度熱紅外數據反演植被和土壤組分溫度的方法。最終將以行播作物為例，套用機載WiDAS數據和星載AATSR數據，並結合可見光數據，實現基於多源數據的植被土壤組分溫度反演,並用地面同步觀測進行驗證。

結題摘要

陸面溫度是驅動全球及區域長波輻射、水分循環等過程的關鍵參數，準確遙感陸面溫度是全球及區域能量平衡、水分循環等研究的迫切需求。熱輻射方向性模型是決定陸面溫度反演的關鍵，高精度的方向性發射率才能滿足陸面溫度反演精度要求。本研究選擇植被土壤體系為主要研究對象，為了定量描述熱紅外波段植被-土壤體系內部多次散射機理，將再碰撞機率引入熱紅外波段，給出了基於能量守恆理論的熱紅外植被-土壤體系發射率多次散射項的解析表達，建立了熱輻射方向性解析模型（CE-P）。並將在此基礎上結合熱輻射矩陣表達式構建全新的熱輻射方向亮溫解析模型（CBT-P）。並引入聚集指數，使模型適用於離散和連續等多種類型植被冠層。進而針對Sentinel-3感測器，建立了利用多角度熱紅外數據反演植被和土壤組分溫度的方法。最終以行播冬小麥為例，套用Sentinel-SLSTR可見光多波段數據和熱紅外多角度數據，實現了植被土壤組分溫度反演，並用地面同步觀測進行驗證。研究結果為蒸散發計算、病蟲害防治等相關領域提供更高精度的植被和土壤溫度產品。