第33卷，第1期 2013年1月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
雪粒径高光谱遥感估算模型研究
Vol.33,No.1,pp177-181
January，2013
王剑庚1-2，冯学智1.2，肖峰1.2*，梁继3，张学良1,2，李海星1,2，李云1.2
1.南京大学江苏省地理信息技术重点实验室，江苏南京210093 2.南京大学地理信息科学系，江苏南京210093
3.中国科学院寒区早区环境与工程研究所，甘肃兰州
730000
摘要雪粒径是影响全球/局地能量收支和表征积雪水热状态的重要参数，大面积监测和估算雪粒径的分布及大小对于全球/局地气镁变化和水资源管理具有重要意义。目前遥感技术已成为大面积监测和估算雪粒径的重要手段。针对雪粒径的遥感监测与估算，该研究采用辐射传输模型模拟雪面可见光-近红外波段的光谱曲线，经过分析光谱曲线并结合一阶微分和累计差异值选取对雷粒径敏感的波段和积雪指数，建立单变量粒径高光谱感估算模型，并用地面实测数据进行验证，结果表明，单波长1030nm，1260nm和归一化差值积需指数(460和1030nm)构建的估算模型预测精度较高，雪粒径估算值与实测值的相关斜率分别为1.37，0.61和0.62，R*分别为0.82，0.86和0.93，RMSE分别为55.65，50.83和35.91μm，可用于雪
粒径的估算研究。研究成果为雪粒径的高光谱遥感反演提供科学依据。关键调雪粒径；高光谱遥感；积雪指数；估算模型
中图分类号：TP79
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2013)01-0177-05
红外波段的1030，1260和1370nm是雪粒径的感波长，但其估算精度较低；Nolin等(0)仅利用波长中心在近红外
积雪是冰冻圈的重要组成部分，也是地表最活跃的自然要素之一，与其他地物相比其反射率较高，因此积雪对于全球或局地气候具有正反馈作用，另外季节性积雪是于旱、半干早地区主要的淡水资源.")，积雪主要分布于高纬度和高海拨地区，这些地区条件恶劣且较难到达，因此作为对地观测的有效手段，遇感可以大面积、快速、准确地监测雪盖和估算积雪参数(3.4)。
雪粒径作为气镁、融雪径流和雪化学等模型的输人参数之一，是表征积雪水热状态和影响雪面能量收支的重要参数(S)。已有学者利用多光谱图像定量地获取雪粒径的大小和空间分布，取得了较好的结果""，然而，传统的多光谱图像光谱分辨率较低，且所选的波长范围并不包括对雪粒径敏感的波段，这些都制约着雪粒径的多光谱盈感反演8），随着遥感技术的发展，高光谱遥感具有很高的光谱分辨能力，可以获取目标物更多的有用信息，已应用于雪粒径地估算研究[>]，Hyvarinen和Lammasniemi["通过理论和实验得到近
1040nm的单波长AVIRIS高光谱数据估算雪粒径大小，Jin 等[11]利用中心波长在640和1640nm的单波段MODIS数据研究了南极洲雪粒径的年内/际变化，结果表明雪粒径在可见光和短波红外波段的估算精度较高；Lyapustin等[12]利用波长中心在645，870，1240和1640nm的MODIS数据，通过单波段或波段比值研究了格陵兰岛的雪粒径年内变化。以上研究表明利用高光谱数据进行雪粒径地估算是可行的，然而估算模型的波段选择和积雷指数构建仅局限于近红外波段的单个波长或有限的几个波长组合，并未就可见光一近红外全波段进行雪粒径地光谱响应研究，对于高光谱数据的利用明显不足。
本研究利用辐射传输模型，在模拟积雪可见光-近红外波段（400~2500nm）光谱曲线的基础上，开展雪粒径地光谱响应研究，选取对雪粒径变化敏感的波段和积雪指数，得到单变量雪粒径高光谱遥感估算模型，并用实测数据进行验证，为进一步提高需粒径高光谱估算的数据利用率和估算精度提供科学依据。
收情日期：2012-06-28，修订日期：2012-09-21
基金项目：国家自然科学基金项目(41271353，41101319)，江苏省研究生培养创新工程基金项目(CXZZ11_0032)和中国科学院西部之光人
才培养计划项目(29Y229D31)资助
作者简介：王剑庚，1982年生，南京大学地理信息科学系博士研究生
*通讯联系人
e-mail;xiaopfgmail. com
万方数据
e-mail:; wig0932@yahoo, com.cn