專利名稱：一種基于多角度測量構建二向性反射分布函數(brdf)原型庫的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于多角度測量構建二向性反射分布函數(BRDF)原型庫的方法，屬于空間信息技術領域。
背景技術：
地球表面的各向異性反射是自然界中物體對電磁波反射的基本宏觀現(xiàn)象，地表二向性反射分布函數(BRDF)的研究，是光學定量遙感研究領域重要組成部分。70年代以來，衛(wèi)星遙感主要采取垂直觀測方式，獲取地表植被冠層的生物物理參數。隨著遙感技術的發(fā)展，植被與光輻射之間相互作用機理的深入研究，以及所面臨的各種新需求，人們越來越清楚地認識到，在推斷地表參數方面，多角度遙感提供了額外有效的信息源，起到了不可替代 的作用。近20年來，隨著多角度星載傳感器的成功發(fā)射，如P0LDER/ADE0S，CHRIS/PR0BA,MISR/Terra和MODIS/Terra+Aqua，對地研究已積累了大量的多角度觀測數據，如何從這些多角度數據中提取有用的信息作為先驗知識，是空間信息技術領域亟待需要解決的關鍵問題之一，也是定量遙感領域各國科學家正在積極研究探索的科學問題之一。目前基于多角度觀測數據構造二向性反射數據庫方面，通常采用合并地表生態(tài)類型來獲取地表二向性反射變化規(guī)律，但是，有研究表明地表生態(tài)類型二向性反射變化類內的方差通常會大于類之間的方差，這為該方法的在全球尺度的應用帶來很大的困難。目前，MODIS采用像元對像元的全球BRDF數據庫，該數據庫基于高質量歷史數據累積，但構造這樣一個數據庫存在的問題是(I)假設不完全成立，即，需要假設不同年份相同時期的BRDF變化穩(wěn)定一致，通過多年數據累積和填補，獲得相同時期高質量BRDF數據；(2)獲得全球完整的多角度數據有一定困難，即，即使在該假設成立的情況下，在赤道區(qū)域和高緯地區(qū)，由于云和太陽天頂角的影響，很難獲得高質量的BRDF數據；(3)數據量巨大，即，該方法產生的BRDF數據庫，通常有幾百個GB且不能獲得BRDF基本變化規(guī)律。目前，MODIS傳感器依靠這樣一個數據庫獲得全球反照率的量反演(magnitude inversion)質量。本發(fā)明采用各向異性平整指數，構建一個簡潔的二向性反射分布函數原型庫，主要特色體現(xiàn)在不考慮地表生態(tài)類型和時相的變化，對不同波段依據BRDF的變化規(guī)律進行聚類，產生基于BRDF變化規(guī)律的BRDF類別，進而獲得BRDF原型，通過類內最小二乘擬合誤差隨分類數增加的遞減變化，決定BRDF原型數。
發(fā)明內容
I、目的本發(fā)明的目的是從多角度測量數據中提取BRDF原型，由于地表二向性反射的復雜性，傳統(tǒng)基于地表生態(tài)類別的方法不能很好表述BRDF類型變化，本發(fā)明利用BRDF的變化特征，通過對定義的各向異性平整指數(AFX)進行聚類，獲得BRDF類型，進而產生BRDF的原型。本發(fā)明在定量遙感方面，尤其對反演植被結構或利用BRDF先驗知識反演地表反照率等關鍵地表參數等方面有很好的理論和應用價值。
2、技術方案本發(fā)明涉及一種基于多角度測量構建二向性反射分布函數(BRDF)原型庫的方法，具體步驟如下(如圖I)步驟一定義各向異性平整指數對于多角度測量數據，需要首先構建一個角度指數，獲得二向性反射模式的變化規(guī)律。各向異性平整指數(Anisotropic Flat Index, AFX)定義為白天空反照率(WhiteSky Albedo, WSA)和半經驗線性核驅動模型的各向同性參數(fis。)之比，即
權利要求
1.一種基于多角度測量構建二向性反射分布函數(BRDF)原型庫的方法，步驟包括步驟一定義各向異性平整指數 對于多角度測量數據，需要首先構建一個角度指數，獲得二向性反射模式的變化規(guī)律。各向異性平整指數(Anisotropic Flat Index, AFX)定義為白天空反照率(White SkyAlbedo, WSA)和半經驗線性核驅動模型的各向同性參數(fis。)之比，即
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于多角度測量構建二向性反射分布函數(BRDF)原型庫的方法。通過自定義的二向性反射平整指數(AFX)和ISODATA聚類算法，提出基于BRDF特征模式構建BRDF原型庫的理論和方法，并以69組地表多角度測量數據和全球EOS地表驗證核心點的歷史數據(MCD43A)進行實現(xiàn)。該理論和方法摒棄傳統(tǒng)上基于地表生態(tài)類型構建BRDF數據庫的方法，也不同于現(xiàn)在業(yè)務化運行的MODIS全球像元對像元的BRDF數據庫，具有體積小，構造簡便，操作易行，可用于其它地表、機載和星載多角度觀測數據中。本發(fā)明在空間信息技術領域，尤其在定量遙感方面，對提取BRDF先驗知識反演地表參數具有理論和應用價值。
文檔編號G06F19/00GK102902883SQ201210355170
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月24日 優(yōu)先權日2012年9月24日
發(fā)明者焦子銻, 張虎 申請人:北京師范大學