【摘要】：利用衛(wèi)星被動(dòng)微波遙感來(lái)獲取地表信息的歷史由來(lái)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(duì)其進(jìn)行深入研究。本文就兩個(gè)具體問(wèn)題展開(kāi)研究:(1)利用多源衛(wèi)星遙感反演中國(guó)地區(qū)MLSE及其應(yīng)用特點(diǎn)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(gè)研究問(wèn)題中,本研究在中國(guó)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(cè)天頂亮溫、Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS)云參數(shù),歐洲中期天氣預(yù)報(bào)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(kù)。反演過(guò)程使用了全新的算法方案,使用高時(shí)空分辨率的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)廓線和地表溫度數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)實(shí)際的大氣和地表情況進(jìn)行參數(shù)化,使得這一數(shù)據(jù)庫(kù)具有更高的準(zhǔn)確性。實(shí)現(xiàn)了全部12個(gè)AMSR-E微波通道的MLSE反演,包括對(duì)地表性質(zhì)具有更優(yōu)秀的探測(cè)能力的6.9和10.65 GHz頻率。采用的MODIS的云觀測(cè)數(shù)據(jù)和AMSR-E具有天然的同步性,并且可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)云的微波輻射貢獻(xiàn)計(jì)算,使得這套數(shù)據(jù)庫(kù)涵蓋了除降水外的所有天氣狀態(tài)。對(duì)此MLSE數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)計(jì)分析(時(shí)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(yīng)特征進(jìn)行的大量分析研究表明其在中國(guó)地區(qū)具有很強(qiáng)的適用性。這套MLSE數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)進(jìn)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(yīng)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(duì)諸多地表參數(shù)(土壤濕度,植被生長(zhǎng)、植被種類,地表降水等)的變化具有重要的指示和監(jiān)測(cè)意義。第二個(gè)研究問(wèn)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(yīng)用于有云情況和濃密植被區(qū)域。以往的研究?jī)H限于使用19、37GHz微波信號(hào),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(jì)觀測(cè)為植被遙感提供了更多的通道選擇。本部分利用AMSR-E觀測(cè)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(diǎn)。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(duì)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(duì)較弱,主要反映冠層頂部、相對(duì)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(duì)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(duì)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�(gè)問(wèn)題,本研究試圖更全面地了解中國(guó)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(yùn)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(duì)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(duì)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(yīng)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(xiàng)。對(duì)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(xué)特性。比如對(duì)于植被采用鹽水、水泡和干物質(zhì)的組合模型來(lái)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(dǎo)致在一段時(shí)間內(nèi)ＭＬＳＥ繼續(xù)減小并到達(dá)極小值，而后隨著地逡逑表水分的蒸發(fā)，ＭＬＳＥ開(kāi)始逐漸恢復(fù)到降水前的水平。這一過(guò)程可以用圖１．３來(lái)逡逑表現(xiàn)。逡逑６逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：P407.7

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本文編號(hào)：2621409