第32卷：第10期 2012年10月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.32,No.10,pp2753-2758
October,2012
积雪混合像元光谱特征观测及解混方法比较
杰14，王建，黄晓东"，李弘毅"，刘
郝晓华，王
艳
1中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，甘肃兰州730000
2.草地农业生态系统国家重点实验室，兰州大学草地农业科技学院，甘肃兰州
730020
3.中国气象局沙漠气象研究所，新疆乌鲁木齐830002 4.中国科学院研究生院，北京100049
摘要积雪混合像元分解方法研究及积雪比例产晶的发展是积雪遥感的重要研究方向。在我国北整地区利用SVCHR-1024野外便携式光谱仪观测了已知积雪比例的混合像元光谱特征并进行系统分析，同时，采用四种混合像元分解模型对实测光谱进行解混及精度评价。结果表明反射率随积雪比例均匀下降并不呈均匀的线性变化，在不同波段呈非线性变化特征，积雪像元解混精度与观测尺度的不同有一定的联系，尺度越小，解混精度越低；进一步对实测光谱的解混结果表明，线性回归法精度较低，特别是对于积雪比例小于 50%的解混结果不准确，稀疏同归解混法和非负矩阵解混法略高于线性混合像元分解法，但线性混合像元分解法运算效率最高，稀疏回归解混法运算效率最低，当对遥感图像进行解混时，要综合考虑四种方法的计算效率。通过将推动积雪混合像元分解定量遥感研究，并为遥感影像准确提取积雪比例提供理论依据。
关键调
积雪比例；光谱特征；解混算法
中图分类号：TP751.1
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j. issn. 10000593(2012)10-2753-06
息如何分离，更好的提取积雪覆盖比例是当前积雪遇感的重要研究方向之一。
本文探讨不同积雪比例及不同组分对混合像元光谱的影
我国西部山区有丰富的积雪资源，是许多大江大河的发源地，特别北疆和青藏高原积雪区属于西部山区积雪，是我国的两大重要季节性积雪区，准确估计这些地区的积雪有重要的意义)。目前，水文学家已经发展了许多分布式积雪模型用来预测积雪变化和融雪情况[-6]。准确的积雪覆盖面积是这些分布式水文模型的重要输入参数。遥感技术的发展为积雪面积的获取提供了便利条件，最早利用遥感监测雪盖变化到现在，已经有40多年的历史。目前在我国使用较多的是 MODIS、FY-2C雪盖产品[7*)，这些产品已经应用于水文预报9.10)。传统遥感获取的积雪面积是二值图，即每个像元被识别为雪和非雪像元。然而，实际的每个像元的积雪面积并不是简单的有雪或无雪，特别是在地形复杂地区和下垫面为灌木、森林地区，一个像元同时包含积雪、岩石、植被或土壤，其光谱特征受地表覆盖类型、地形、积雪属性的共同作用，是多种信息的混合体。随着水文模型精度的提高，二值积雪图输人将被更为准确的积雪比例图所代替，因此各种信
收稿日期：2012-05-21，修订日期：2012-08-10
响，同时比较不同积雪像元分解方法的优劣性。通过本研究将进一步了解积雪混合像元分解中存在的间题，并为通感影
像准确提取积雪比例提供理论依据。 1
试验方案
笔者设计了积需混合像元光谱特征观测的试验，该试验是积雪遥感协同观测系列试验cooperativeobservationseries forsnow的第一次试验，简称为COSS1，该试验将结合相应的积需参数分析不同积雪覆盖度的光谱特待征变化，利用目前较为广泛使用的四种混合像元解算法进行积雪组分提取，并
对四种方法进行检验及精度评价。 1.1观测仪器及研究区介绍
试验利用美国SpectraVista公司生产的SVCHR-1024 便携式野外光谱仪测量了已知积雪覆盖比例的积雪光谱特征，该光谱仪可测量光谱范围从350～2500nm，光谱分辨
基金项目：国家(973计划)重点基础研究发展项目(2010CB951403)，国家自然科学基金项目（41001197，41101337，41071227，41101345)和
西部博士项目(29Y128861)资助
作者简介：部晓华，1979年生，中国科学院塞区早区环境与工程研究所助理研究员万方数据
e-mail; haoxh@lzb.ac.cn