[发明专利]一种同时确定地表窄波段和宽波段比辐射率的方法及装置

权利要求书

1.一种同时确定地表窄波段和宽波段比辐射率的方法，其特征在于实现步骤如下：

（A）．对中分辨率成像光谱仪（MODIS）数据进行数据处理，包括辐射定标、大气纠正、以及云掩膜处理，获取晴空条件下MODIS数据位于0.4-2.1μm大气窗口区的可见光/近红外波段地表反射率数据；

（B）．利用步骤A的反射率数据，结合窄波段地表比辐射率反演算法，确定MODIS热红外光谱谱段第29,即波谱范围8.4-8.7μm、第31，即波谱范围10.78-11.28μm和第32，即波谱范围11.77-12.27μm波段的窄波段地表比辐射率；

（C）．利用步骤B的窄波段地表比辐射率，结合窄-宽波段比辐射率转换模型，得到地表3-14μm以及3-∞μm的宽波段比辐射率。

2.根据权利要求1所述的一种同时确定地表窄波段和宽波段比辐射率的方法，其特征于所述步骤（A）中对中分辨率成像光谱仪（MODIS）数据进行数据处理的过程是：

（A1）根据MODIS提供的定标系数，对MODIS遥感数据进行绝对辐射定标，将影像灰度值转换为辐射亮度；

（A2）利用快速大气纠正模型（QUAC）和MODIS的云掩膜产品MOD35数据，完成MODIS遥感数据的大气纠正和有云像元的掩膜处理，获取MODIS数据位于0.4-2.1μm大气窗口区的可见光/近红外谱段的地表反射率数据。

3.根据权利要求1所述的一种同时确定地表窄波段和宽波段比辐射率的方法，其特征于所述步骤（B）确定MODIS数据热红外光谱谱段29、31和32波段的窄波段地表比辐射率过程如下：根据计算出的可见光/近红外地表反射率数据，计算归一化的积雪指数（NDSI）和归一化的植被指数（NDVI），并结合MODIS的陆地/海洋掩膜数据，对像元进行分类，分别分为水体像元，雪/冰像元和植被/裸土像元三大类分别得到所述比辐射率；

（B1）对于水体像元，利用ASTER波谱库和UCSB波谱库中测量的一些典型的水体波谱曲线，结合MODIS的第29、31和32波段的光谱响应函数分别进行卷积处理，获得每个波段上比辐射率的平均值为0.984、0.992和0.987，最后将该三个值分别作为MODIS热红外光谱谱段29、31和32波段的比辐射率；

（B2）对于雪/冰像元，利用ASTER波谱库和UCSB波谱库中测量的一些典型的雪/冰波谱曲线，结合MODIS的第29、31和32波段的光谱响应函数分别进行卷积处理，获得每个波段上比辐射率的平均值，最后将该三个值分别作为雪/冰情况下MODIS热红外光谱谱段29、31和32波段的比辐射率；

（B3）对于植被/裸土像元，根据计算出的NDVI值大小，进一步细分为裸土像元、植被像元和植被/裸土混合像元；

针对裸土像元，将MODIS热红外波段比辐射率与可见光/近红外波段多个波段的反射率建立多元线性回归模型，如公式（1）：

ε_si＝a_i+∑b_ijρ_j，其中i=29,31,32;j=1-7            （1）

公式（1）中，ε_si表示为热红外第i波段裸土的比辐射率，p_j表示为可见光/近红外第j波段的反射率；a_i和b_ij是模型转换系数，通过多元回归获取；

针对植被橡元，建立热红外比辐射率与NDVI的关系模型获取热红外光谱谱段的比辐射率值：

ε_vi＝c_0i+c_1iNDVI  ，其中i＝29,31,32              （2）

公式（2）中，ε_vi表示为热红外第i波段植被的比辐射率，c_0i和c_1i是模型转换系数；

针对植被/裸土混合像元，通过建立热红外波段比辐射率与植被覆盖度P_v的关系模型来获取热红外光谱谱段的比辐射率：

ε_i＝d_0i+d_1iP_v                   （3）

公式（3）中，ε_i表示为热红外第i波段在植被/裸土混合区的比辐射率，d_0i和d_1i是模型转换系数，P_v表示为植被覆盖度，其值通过NDVI值来确定：

Pv=[NDVI-NDVIminNDVImax-NDVImin]2---(4)]]>

式中，NDVI_min和NDVI_max分别为裸土和植被的NDVI值；NDVI_min和NDVI_max值能够从NDVI直方图获取。