基于S185机载高光谱成像仪数据实例的BRDF特性研究

瑞士苏黎世农业科学研究所 / 德国科隆大学地理研究所

    本文以S185机载高光谱数据为实例，进行了光谱的BRDF特性的研究；并结合麦田不同生长期的模型论证了天气、测量角度、数据选取、数据处理等多种因素对数据最终结果的影响，为机载高光谱遥感中如果选择最优环境变量以及数据处理方式等提供了一定的参考价值。

图1 高光谱研究中地面对应感兴趣区域（AOI）；地面AOI以及上方观测角度对应的概念（SFOV）

图2 麦田播种70天RGB正摄图，黑框区域为试验区，有色地区为样本区。

表1  小麦不同生长期S185以及地面光谱仪测量参数

图3 单幅数据与拼接数据、原始导出数据与融合后导出数据的差异性研究

图4. 小麦播种后 56、70、84和96天赌赢的高光谱红边拐点图像。

图5.播种后不同天数FS3和HS DSMdis相关性分析：A、B为显著性与斜率相关系数，C、D、E、F分别为植被指数NDVI、REIP、TCARI / OSAVI、REIPPRI（F）相关性。

表3根据DAM和FS3数据计算的植被指数的斜率和相关系数。

表4根据HS DSMdis，HS DSMavg和FS3的相关系数与不同植被指数的进行叶绿素预测值

结论：

    1 机载低空高光谱成像技术相比于非成像光谱技术具有独特的优势：可进行多因素多变量的研究，且可以以图像的形式呈现研究成果。

    2 从多个视场提取光谱信息时，光谱数据的空间模式更加平滑，BRDF效应可以在一定程度上归一化。但单个图像中的测量几何体会影响光谱数据。

    3 不同传感器与不同的数据处理方法以及波长的选取都会对最终数据结果产生影响；红光波段影响最大，近红外波段影响最小。比较孕穗期HS DSMdis，HS DSMavg和非成像光谱仪在682 nm处的大麦冠层光谱，差异性分别高达4%、11%与17 ％。因此，不同的光谱传感器之间对数据结果进行比对时要综合考虑传感器类型、数据处理方法、环境条件等多种影响因素。

    4 本文成果可以为将来基于多时空任务的高光谱成像技术应用提供一定的参考价值。

    5对于低空遥感来讲，由于需要更大的FOV来覆盖更大的视场区域，角度对光谱的影响更大，因此有必要开发可靠的算法来校正光谱数据中的BRDF效应。