正则化滤波在反演地表光谱反照率中的应用

崔生成; 杨世植; 赵强; 王震

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正则化滤波在反演地表光谱反照率中的应用

崔生成, 杨世植, 赵强, 王震

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崔生成, 杨世植, 赵强, 王震. 正则化滤波在反演地表光谱反照率中的应用[J]. 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2012, 37(6): 653-657.

引用本文:

崔生成, 杨世植, 赵强, 王震. 正则化滤波在反演地表光谱反照率中的应用[J]. 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2012, 37(6): 653-657.

CUI Shengcheng, YANG Shizhi, ZHAO Qiang, WANG Zhen. Application of Regularized Filtering Technique to Retrieval of Land Surface Spectral Albedo[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2012, 37(6): 653-657.

Citation:

CUI Shengcheng, YANG Shizhi, ZHAO Qiang, WANG Zhen. Application of Regularized Filtering Technique to Retrieval of Land Surface Spectral Albedo[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2012, 37(6): 653-657.

正则化滤波在反演地表光谱反照率中的应用

崔生成^1,2,
杨世植^1,2,
赵强^1,2,
王震^1,2

¹中国科学院安徽光学精密机械研究所光学遥感中心,合肥市1125信箱,230031;²中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室,合肥市1125信箱,230031

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(41005016);;中国科学院信息化资助项目(INFO-115-C01-SDB4-27)

详细信息

作者简介:
崔生成，博士，助理研究员，主要从事定量化遥感分析与应用、地表特性反演研究。

中图分类号: P237.9

Application of Regularized Filtering Technique to Retrieval of Land Surface Spectral Albedo

¹ Center of Optical Remote Sensing,Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics,Chinese Academy of Sciences,P.O.Box 1125,Hefei 230031,China;² Key Laboratory of Optical Calibration and Characterization,Chinese Academy of Sciences, P.O.Box 1125,Hefei 230031,China

Funds: 国家自然科学基金资助项目(41005016);;中国科学院信息化资助项目(INFO-115-C01-SDB4-27)

摘要: 利用有限的卫星观测数据,通过反演地物二向性反射分布函数(BRDF)模型提取复杂地表的真实信息,是一个不适定的地球科学反演问题。为了克服离散不适定性带来的困难,在分析引起模型解不稳定的原因和数据误差传递机制的基础上,使用构建滤波函数的方法实现BRDF模型的正则化约束反演。实验结果表明,正则化滤波算法与MODIS AMBRALS算法精度相当,完全适用于具有充足观测和稀疏观测情况下的地物参数反演。
- 地表光谱反照率 /
- 正则化滤波函数 /
- BRDF模型反演
Abstract: Surface bi-directional reflectance distribution function(BRDF) model can be applied to retrieve land surface climatological or biological parameters.However,in geosciences,it is often an ill-posed inverse problem to extract true information of complex surface through BRDF model inversion with limited satellite observations.Based on analysis of the cause of instability in model inversion and the mechanism of data error propagation,regularization filtering technique was adopted to overcome the difficulty due to the discrete ill-posedness in inverting the BRDF model.In order to test the retrieval ability and validity of the presented algorithm,multi-angular POLDER-3/PARASOL BRDF data and MODIS satellite data with deficient looks over the Tibetan Plateau were used.Retrieval results reveal that accuracy of the proposed regularized filtering algorithm is equivalent to that of MODIS AMBRALS code and thus it can be applied to retrieve land surface parameters using sufficient or even sparse observations.
- surface spectral albedo /
- regularization filtering function /
- BRDF model inversion

[1]	马超, 郝卫峰, 程青, 罗杰, 李斐. 格陵兰地区GLASS反照率产品质量评价及反照率变化趋势分析 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2022, 47(11): 1917-1926. doi: 10.13203/j.whugis20200297
[2]	伍丰丰, 黄海军, 任青阳, 樊文有, 陈洁, 潘雄. 综合半参数核估计与正则化方法的航空重力向下延拓模型分析 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2020, 45(10): 1563-1569. doi: 10.13203/j.whugis20180491
[3]	韩谷怀, 秦其明, 任华忠, 汪子豪. 利用AB算法进行高分四号卫星数据反照率反演 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2020, 45(4): 542-549. doi: 10.13203/j.whugis20180291
[4]	崔生成, 朱文越, 杨世植, 李学彬. 基于正则化的地表反射特性参数反演方法 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2018, 43(8): 1264-1270. doi: 10.13203/j.whugis20160244
[5]	佃袁勇, 杨光, 方圣辉. 傅里叶谱纹理和光谱信息结合的高分辨率遥感影像地表覆盖分类 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2017, 42(3): 362-368. doi: 10.13203/j.whugis20140952
[6]	刘会增, 石铁柱, 王俊杰, 陈奕云, 邬国锋. 利用区域土壤光谱库研究土壤有机碳反演模型传递性 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2016, 41(7): 889-895. doi: 10.13203/j.whugis20140294
[7]	殷亚秋, 李家国, 余涛, 鞠颂, 米晓飞, 侯海倩. 结合正则化最小二乘进行高空间分辨率四波段相机云识别 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2016, 41(2): 190-195. doi: 10.13203/j.whugis20140208
[8]	唐利民, 朱建军. 软土路基沉降泊松模型的正则化牛顿迭代法 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2013, 38(1): 69-73.
[9]	张波, 张红, 王子玮, 王超. 电磁散射模型应用于单景高分辨率SAR影像建筑物高度反演的解算方法 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2012, 37(12): 1460-1463.
[10]	刘良明, 徐琪, 胡玥, 黄蕾. 利用非线性NDSI模型进行积雪覆盖率反演研究 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2012, 37(5): 534-536.
[11]	陶肖静, 朱建军, 田玉淼. 半参数模型中影响正则化参数的因素分析 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2012, 37(3): 298-301.
[12]	牟忠凯, 隋立芬, 张清华, 甘雨. 顾及线性化模型误差补偿的卡尔曼滤波算法 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2011, 36(9): 1073-1076.
[13]	崔生成, 杨世植, 乔延利, 赵强. 基于偏差原则和正则化方法反演晴空地表BRDF和反照率 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2011, 36(4): 498-503.
[14]	郑作亚, 卢秀山, 韩晓冬. 基于一类新小波函数基的GPS相位观测值周跳探测 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2008, 33(6): 639-643.
[15]	赵红蕊, 唐中实, 李小文. 非线性不适定遥感反演中正则化参数的定量确定 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2008, 33(6): 577-580.
[16]	赵红蕊, 唐中实, 李小文. 线性正则化遥感反演中正则化参数的确定方法 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2007, 32(6): 531-535.
[17]	童小华, 谢欢, 仇雁翎, 赵建夫. 黄浦江上游水域的多光谱遥感水质监测与反演模型 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2006, 31(10): 851-854.
[18]	麻金继, 杨世植, 王先兵, 王家成. 利用MODIS图像反演海岸与海岛的地物光谱反射率 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2005, 30(9): 791-795.
[19]	李均力, 贾永红. 基于分辨率退化模型的全色和多光谱遥感影像融合方法 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2004, 29(4): 302-306.
[20]	韩秀珍, 马建文, 刘志丽, 刘正军. 沙尘源区AVHRR反照率时序变化与TSP的对比分析 . 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2003, 28(5): 529-533.

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正则化滤波在反演地表光谱反照率中的应用

¹中国科学院安徽光学精密机械研究所光学遥感中心,合肥市1125信箱,230031;²中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室,合肥市1125信箱,230031

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(41005016);;中国科学院信息化资助项目(INFO-115-C01-SDB4-27)

作者简介:
崔生成，博士，助理研究员，主要从事定量化遥感分析与应用、地表特性反演研究。

收稿日期: 2012-04-10
刊出日期: 2012-06-05

中图分类号: P237.9

关键词:

地表光谱反照率 /

正则化滤波函数 /

BRDF模型反演

摘要: 利用有限的卫星观测数据,通过反演地物二向性反射分布函数(BRDF)模型提取复杂地表的真实信息,是一个不适定的地球科学反演问题。为了克服离散不适定性带来的困难,在分析引起模型解不稳定的原因和数据误差传递机制的基础上,使用构建滤波函数的方法实现BRDF模型的正则化约束反演。实验结果表明,正则化滤波算法与MODIS AMBRALS算法精度相当,完全适用于具有充足观测和稀疏观测情况下的地物参数反演。

English Abstract

Application of Regularized Filtering Technique to Retrieval of Land Surface Spectral Albedo

¹ Center of Optical Remote Sensing,Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics,Chinese Academy of Sciences,P.O.Box 1125,Hefei 230031,China;² Key Laboratory of Optical Calibration and Characterization,Chinese Academy of Sciences, P.O.Box 1125,Hefei 230031,China

Funds: 国家自然科学基金资助项目(41005016);;中国科学院信息化资助项目(INFO-115-C01-SDB4-27)

Received Date: 2012-04-10
Publish Date: 2012-06-05

Keywords:

Abstract: Surface bi-directional reflectance distribution function(BRDF) model can be applied to retrieve land surface climatological or biological parameters.However,in geosciences,it is often an ill-posed inverse problem to extract true information of complex surface through BRDF model inversion with limited satellite observations.Based on analysis of the cause of instability in model inversion and the mechanism of data error propagation,regularization filtering technique was adopted to overcome the difficulty due to the discrete ill-posedness in inverting the BRDF model.In order to test the retrieval ability and validity of the presented algorithm,multi-angular POLDER-3/PARASOL BRDF data and MODIS satellite data with deficient looks over the Tibetan Plateau were used.Retrieval results reveal that accuracy of the proposed regularized filtering algorithm is equivalent to that of MODIS AMBRALS code and thus it can be applied to retrieve land surface parameters using sufficient or even sparse observations.

崔生成, 杨世植, 赵强, 王震. 正则化滤波在反演地表光谱反照率中的应用[J]. 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2012, 37(6): 653-657.

引用本文:

崔生成, 杨世植, 赵强, 王震. 正则化滤波在反演地表光谱反照率中的应用[J]. 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2012, 37(6): 653-657.

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作者简介: 崔生成，博士，助理研究员，主要从事定量化遥感分析与应用、地表特性反演研究。

Application of Regularized Filtering Technique to Retrieval of Land Surface Spectral Albedo

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正则化滤波在反演地表光谱反照率中的应用

1中国科学院安徽光学精密机械研究所光学遥感中心,合肥市1125信箱,230031;2中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室,合肥市1125信箱,230031

作者简介: 崔生成，博士，助理研究员，主要从事定量化遥感分析与应用、地表特性反演研究。

English Abstract

Application of Regularized Filtering Technique to Retrieval of Land Surface Spectral Albedo

1 Center of Optical Remote Sensing,Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics,Chinese Academy of Sciences,P.O.Box 1125,Hefei 230031,China;2 Key Laboratory of Optical Calibration and Characterization,Chinese Academy of Sciences, P.O.Box 1125,Hefei 230031,China

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崔生成，博士，助理研究员，主要从事定量化遥感分析与应用、地表特性反演研究。

¹中国科学院安徽光学精密机械研究所光学遥感中心,合肥市1125信箱,230031;²中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室,合肥市1125信箱,230031

作者简介:
崔生成，博士，助理研究员，主要从事定量化遥感分析与应用、地表特性反演研究。

¹ Center of Optical Remote Sensing,Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics,Chinese Academy of Sciences,P.O.Box 1125,Hefei 230031,China;² Key Laboratory of Optical Calibration and Characterization,Chinese Academy of Sciences, P.O.Box 1125,Hefei 230031,China