衛(wèi)星遙感為我們提供了全新的對(duì)地觀測(cè)方式。自第一顆對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星升空以來(lái)，各國(guó)相繼發(fā)射了諸多的具有不同的光譜分辨率、輻射分辨率和時(shí)空分辨率、具有不同的成像時(shí)間和成像方式的遙感衛(wèi)星，獲取了對(duì)地觀測(cè)的空前海量遙感數(shù)據(jù)，在全球變化研究中發(fā)揮了巨大的作用。由于衛(wèi)星傳感器壽命的限制和不同傳感器之間存在的差異性，從眾多來(lái)自不同衛(wèi)星傳感器的非同源遙感數(shù)據(jù)中，準(zhǔn)確地識(shí)別地表長(zhǎng)期變化的真實(shí)信息，成為基于遙感開(kāi)展地球科學(xué)研究的核心挑戰(zhàn)問(wèn)題。

　　圍繞這一核心挑戰(zhàn)，中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所研究員劉元波水文遙感課題組在國(guó)家自然基金項(xiàng)目和國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(“863”計(jì)劃)項(xiàng)目的聯(lián)合資助下，基于光學(xué)輻射傳輸原理，推導(dǎo)發(fā)展了非同源遙感影像L1級(jí)數(shù)據(jù)之間的理論關(guān)系，綜合表達(dá)了導(dǎo)致多源遙感數(shù)據(jù)之間差異性的多種要素，包括傳感器之間的波段差異、氣溶膠光學(xué)厚度、大氣中的水汽含量、臭氧濃度、太陽(yáng)的高度角和方位角以及傳感器的觀測(cè)角度等。進(jìn)一步選取對(duì)地長(zhǎng)期連續(xù)觀測(cè)的NOAA衛(wèi)星系列和全球變化研究中廣泛使用的TERRA衛(wèi)星，同時(shí)考慮AVHRR傳感器和MODIS傳感器的對(duì)地成像方式，建立了這兩種傳感器遙感數(shù)據(jù)之間的定量關(guān)系?；谧鳛镃EOS(國(guó)際對(duì)地觀測(cè)委員會(huì))定標(biāo)場(chǎng)之一的敦煌定標(biāo)場(chǎng)，利用兩個(gè)傳感器相同觀測(cè)時(shí)期內(nèi)的多時(shí)相遙感數(shù)據(jù)，檢驗(yàn)了所建立的AVHRR-MODIS定量關(guān)系，結(jié)果表明具有高度的一致性。在這一驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，運(yùn)用數(shù)值模擬方法，定量評(píng)估了來(lái)自不同傳感器的遙感數(shù)據(jù)之間存在的不確定性。結(jié)果表明，在同步天頂觀測(cè)(SNOx)的條件下，在影響非同源遙感數(shù)據(jù)差異的諸因素中，氣溶膠光學(xué)厚度是主要因素，其次為大氣中的水汽含量、傳感器之間的波段差異以及臭氧濃度等。

　　此項(xiàng)研究成果2014年發(fā)表在美國(guó)電子電氣工程協(xié)會(huì)(IEEE)主辦的Transactions on Geoscience and Remote Sensing上。作為應(yīng)用基礎(chǔ)性理論成果，該研究解決了不同遙感影像之間關(guān)系的理論難點(diǎn)，對(duì)于衛(wèi)星傳感器的高精度交叉定標(biāo)等具有重要的理論指導(dǎo)意義。同時(shí)，該研究為聯(lián)合使用多平臺(tái)、多傳感器、多波段的遙感數(shù)據(jù)，開(kāi)展高精度的長(zhǎng)期變化研究，提供了一個(gè)有效的解決方案，對(duì)于利用海量遙感數(shù)據(jù)開(kāi)展全球地表和氣候變化的定量研究等都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。(南京地理與湖泊研究所)