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本文以裸露地表稠密粒子介质为研究对象,利用基于辐射传输理论的二向性反射模型和多角度遥感数据(CHRIS/PROBA)反演模型的主要参数――亚像元粗糙度、平均单次散射反照率、相函数非对称因子等,并利用大气辐射传输模型和DEM高程数据对山区高光谱数据进行地形辐射校正和反射率提取。主要工作涵盖三个方面。分析裸露地表二向性反射模型的参数敏感性和环境特性(粒径分布、孔隙度、后向效应等)对模型的影响,并比较了Hapke模型、改进的Hapke模型、DISORT模型和Mishchenko模型等4种裸露地表二向性反射模型的可靠性、计算复杂程度、相关性等。分析认为改进的Hapke模型的准确性高、计算简便易于反演地表物理参数。文中通过美国地调局矿物光谱库中的高岭石、蛇纹石、蒙脱石和皂石等四种矿物粉末反射红外光谱和本文实测不同粒径的石英粉末反射红外光谱(波长5～25微米)对改进的Hapke模型准确性进行验证。分析粗糙度参数(均方根高度、均方根倾角、平均倾角)和粗糙度阴影模型(Smith阴影函数、Beckmann阴影函数、Hapke阴影函数)的性能特点,并利用成像几何关系下的二向性反射模型参数敏感性确定CHRIS/PROBA数据成像时的最优化反演初始值,由此提出‘初始优化反演方法’确定反演过程中的约束条件。确定参数的模型计算与反演结果(循环验证)证明了‘初始优化反演’的误差小、准确性好。多角度遥感数据的反演结果均方根误差很小,反演参数的仿真图像和原始数据几乎一致。对山地高光谱数据进行地形辐射校正和反射率提取。利用MODTRAN大气辐射传输模型和DEM数据,对高山地区的太阳直射能量、天空漫反射能量进行模拟与地形辐射校正试验。在分析已有地形辐射校正方法基础上,比较统计经验校正(SEM)、C校正、Minnaert校正和余弦校正的效果。建立高光谱‘地形辐射校正――反射率提取’模块;实现利用MODTRAN模型和DEM高程数据对山区高光谱数据的地形校正和反射率提取。模块涉及到地形辐射校正、大气水汽和气溶胶反演、查找表(LUT)建立与插值应用等技术问题。