【正文】 域表示缺失數(shù)據(jù) MERIS white sky albedo Example MERIS broadband albedo* product: DoY 193 (16day time period : ): Shortwave 91 5. 1 全球反照率產(chǎn)品介紹 Global 1km albedo in February and July 1995 AVHRR black sky albedo STRUGNELL ET AL.(2022), GLOBAL ALBEDO FROM AVHRR DATA, GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS 92 5. 1 全球反照率產(chǎn)品介紹 93 2022年 MODIS 1988年 AVHRR 冬季 第 17天 GLASS反照率產(chǎn)品 Black Sky Albedo 5. 1 全球反照率產(chǎn)品介紹 MSG（第二代） MFG（第一代） 靜止衛(wèi)星 —— ESA的 METEOSAT系列 94 全球反照率的分布特點 全球地表窄波段反射率的空間分布 （可以看出地物類型） MODIS 紅、綠、藍(lán)波段合成 95 全球反照率的分布特點 全球地表寬波段反照率的分布特點 96 冬 春 夏 秋 全球反照率的時空分析 區(qū)域或全球平均反照率的計算方法 97 ***d a r e a id a r e aFF???????平均 反照率 下行輻射 加權(quán) 像元面積 加權(quán) 像元 反照率 年均或多年平均反照率的計算 11/ ( * )Ny Nmm y mNN??? ??yN 年數(shù) mN 1年中的月數(shù) 參考： Zhang Xiaotong et al., Analysis of Global Land Surface Shortwave Broadband Albedo from Multiple Data Sources, Journal of Selected Topics in Earth Observations and Remote Sensing, 2022, 3(3):296305 全球反照率的時空分析 區(qū)域或全球平均反照率的時間變化 98 2022 2022 2022 2022 2022 2022 2022 2022 2022 20220 . 10 . 1 50 . 20 . 2 50 . 30 . 3 50 . 40 . 4 5t i m ealbedoG l o b a l B S A G l o b a l WS A N H B S A N H WS A S H B S A S H WS A2022 2022 2022 2022 0 . 0 2 5 0 . 0 1 2 500 . 0 1 2 50 . 0 2 5( a )albedo anomaly2022 2022 2022 2022 0 . 0 2 5 0 . 0 1 2 500 . 0 1 2 50 . 0 2 5( b )2022 2022 2022 2022 0 . 0 2 5 0 . 0 1 2 500 . 0 1 2 50 . 0 2 5( c)2022 2022 2022 2022 0 . 0 2 5 0 . 0 1 2 500 . 0 1 2 50 . 0 2 5( d )albedo anomaly2022 2022 2022 2022 0 . 0 2 5 0 . 0 1 2 500 . 0 1 2 50 . 0 2 5( e )2022 2022 2022 2022 0 . 0 2 5 0 . 0 1 2 500 . 0 1 2 50 . 0 2 5( f )20222022年間全球、北半球和南半球短波反照率月平均值的變化 全球、北半球和南半球短波去季節(jié)趨勢月平均反照率 ( , ) ( , ) ( )y y m m y y m m m m? ? ?? ? ?去季節(jié)趨勢 反照率 月平均 反照率 月平均反 照率的平均 北半球反照率有大約 降，但是南半球的反照率有，因此全球反照率的年變化幾乎等于 0。 站點數(shù)據(jù)的代表性評價： 統(tǒng)計了無雪條件下站點觀測與 MCD43產(chǎn)品的差異，如果均方根誤差大于 ，則認(rèn)為該站點不可用?；诘乇頊y量值對每種地表覆蓋類型賦予了典型反照率值，然后聚合到 AVHRR像元尺度。)(1kkkKkkKk kkkkkkkkkkkuaR M S Ebac ?????? ????? ???????? ??????則對第 k天反照率的平滑結(jié)果為： 如果原來沒有第 k天反照率值，則上式也給出了空缺填補(bǔ)的結(jié)果。 指定地點指定時段 MCD43反照率產(chǎn)品的 20222022年的 平均值、方差 ；與其前后 16天內(nèi)反照率產(chǎn)品的 協(xié)方差、相關(guān)系數(shù) 。 ? 所以地表反照率的時空濾波要減少對模型以及連續(xù)性假設(shè)的依賴，直接從數(shù)據(jù)中提取規(guī)律。 ? 通過多日的合成可以 一定程度上減少缺失， 但是仍然不完整。 59 GLASS反照率算法 （ AB1） AB1算法產(chǎn)品的誤差評估： 60 基本誤差 2 = 其他 誤差 基本 誤差 AB1產(chǎn)品 誤差 普遍存在，滿足統(tǒng)計規(guī)律的誤差 個別發(fā)生的，不容易估計的誤差 寫入產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)志 不寫入產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)志 擬合訓(xùn)練數(shù)據(jù)殘差 2 + （ MODIS數(shù)據(jù)噪聲 *誤差放大系數(shù) )2 0 0 .0 2 0 .0 4 0 .0 6 0 .0 8 0 .1R M S E頻數(shù)0 0 .0 2 0 .0 4 0 .0 6 0 .0 8 0 .1E R R O R頻數(shù) GLASS反照率算法 （ AB1） AB1算法的優(yōu)點與局限： 優(yōu)點： 61 ?產(chǎn)品生產(chǎn)流程簡單，計算速度快，輸入數(shù)據(jù)有保障 ?對地表狀態(tài)基本沒有做什么假設(shè)，全球地表都適用 ?輸入單景數(shù)據(jù)就能計算，時間分辨率高 局限性： ?算法本身簡單，對于不滿足統(tǒng)計規(guī)律的地表，精度可能降低 ?受限于 MODIS云雪檢測、大氣校正的精度 ?只使用單景數(shù)據(jù)，受各種隨機(jī)因素影響，時間序列抖動很明顯 ?云雪情況往往連續(xù)多天都是云，這種情況下始終無法得到地表信息 GLASS反照率算法 （ AB2） 基于 MODIS大氣層頂反射率的反照率反演（ AB2） 算法特色： 在 AB1算法基礎(chǔ)上增加特色：不需要對 MODIS數(shù)據(jù)做大氣校正。 BRDF數(shù)據(jù)插值： 格網(wǎng)劃分示意圖 (固定太陽天頂角 ) 在用核驅(qū)動模型對 POLDER 數(shù)據(jù)集擬合后，預(yù)測每一網(wǎng)格中心點的方向反射率，作為標(biāo)準(zhǔn)化的訓(xùn)練數(shù)據(jù)。 Verstraete model)，設(shè)置特定 參數(shù)后作為前向散射核，把核驅(qū)動 模型擴(kuò)展成為 4個核函數(shù)的模型。 法國 POSTEL Service Centre 提供。 AB2：進(jìn)一步 增加大氣輻射傳輸模擬，考慮不同的氣溶膠參數(shù) ，模擬出大氣層頂反射率，分網(wǎng)格直接建立大氣層頂反射率與地表反照率的線性回歸關(guān)系。 3. AlbedoSynthesis（ AS） ：對不同算法的結(jié)果取長補(bǔ)短，并開展時間序列濾波填補(bǔ)其空缺數(shù)據(jù)。 思考題 47 核驅(qū)動模型適用的地表類型是什么？ RossThickLiSparseR核組合能夠描述BRDF中的哪些特征，不能描述哪些特征？ GLASS反照率算法 ? 隨著國家政治經(jīng)濟(jì)地位的提升以及全球氣候變化問題日益突出，我們科學(xué)研究的視野也從全國轉(zhuǎn)向全球 ? 國家 863重點項目“ 全球陸表特征參量產(chǎn)品生成與應(yīng)用研究 ”于2022年底開始實施，計劃開發(fā) 5個特征參量的全球產(chǎn)品 1985年 1999年 全球陸表、每天、 5km分辨率 2022年 2022年 全球陸表、每天、 1km分辨率 ? 長時間序列以及高時間分辨率 ? 對積雪地表以及降雪過程導(dǎo)致的反照率變化有更好的反映 ? 把已有的全球反照率產(chǎn)品融合到 GLASS_Albedo產(chǎn)品中來 ? 填充缺失數(shù)據(jù)，做到時間、空間連續(xù)一致 產(chǎn)品形態(tài)： 預(yù)期創(chuàng)新點： GLASS項目背景 48 GLASS反照率算法 前人工作 —— 基于大氣層頂反射率的直接反演反照率算法 ?Liang et al. 2022 – 基于大氣輻射傳輸模擬，提出基于大氣層頂反射率的直接反演反照率算法，使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反演 ?Liang et al. 2022 – 耦合冰雪地表二向反射模擬和大氣輻射傳輸模擬，提出 angular bin算法解決非朗伯問題 ?Cui et al. 2022 – 采用 POLDER的 BRDF數(shù)據(jù)庫建立了地表窄波段二向反射率和地表寬波段反照率之間的統(tǒng)計回歸關(guān)系 49 GLASS反照率算法 基于 MODIS數(shù)據(jù)的 GLASS反照率產(chǎn)品算法分解為 3個模塊： 1. AngularBin1（ AB1） ：輸入 MODIS每日大氣校正產(chǎn)品，進(jìn)行分網(wǎng)格的線性回歸。 窄波段反照率的計算 ? ?()w k kkfH?? ? ?? ? 20( ) 2 ( , ) s i n c o sk k i i i iH h d?? ? ? ? ? ?? ?( ) ( 1 ) ( )a i w b iss? ? ?? ? ? ? ?? ? ?44 基于 BRDF模型反演的反照率算法 ? 非雪地表 ? 雪地表 ? 其他轉(zhuǎn)換系數(shù) （ Liang et al., 1999） 窄波段反照率向?qū)挷ǘ畏凑章实霓D(zhuǎn)換 1 2 3 5 09 3 57 4 78 9 82 9 13 1 69 4M O D I SA ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?1 2 3 4 5 01 5 60 91 43 16 12 81M ODI SA ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?1 2 3 4 5 6 03 6 97 3 38 2 48 9 65 5 6 04 1 38 68 2MODISA ? ? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ?不同地表或者不同版本的轉(zhuǎn)換系數(shù)有明顯的差異 45 思考題答案 46 反照率最高和最低的常見地物是什么？ RE：冰雪的反照率最高，水體反照率最低。 Leroy, 2022, BRDF signatures of major biomes observed from space. Journal of Geophysical Research 基于 BRDF模型反演的反照率算法 ? 核函數(shù)的選取 目前使用最多的是 RossThick 與 LiSparseR 的組合稱為 RTLSR模型。 2 )B H R s D R F s B H R d i f f? ? ? ? ?? ? ?27 大氣對地表反照率的影響 ?晴空的大氣層頂反射率與地表反照率之間有確定的函數(shù)關(guān)系，氣溶膠和水汽是主要變化因子 ?有云的情況下，大氣層頂反照率主要受云影響，數(shù)值通常高于晴空反照率 大氣層頂反照率和地表反照率的關(guān)系 *0( ) ( , ) ( ) ( ) ( ) ( , )( , ) ( , )1d d d dhhi i v v t i t v i vi v i vr????