本網訊 近日，我校地理科學學院包玉海教授團隊在遙感與地球科學領域國際頂級期刊IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing（IEEE TGRS）上發表學術論文，題目為“Bias Correction of Sentinel-2 MSI Vegetation Indices in a Desert Steppe with Original Assembled Field Online Multi-Angle Spectrometers”（論文鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10220120），論文第一作者為我校碩士研究生付曉滿，通訊作者為包玉龍副教授。

角度數據對精確檢索地表和大氣頂部反照率等輻射量至關重要，多角度觀測是大氣和地表三維物理結構、輻射能各向異性和半球面集成輻射通量的重要橋梁，更是獲得地球系統過程自洽模型的先決條件。近年來，國際上在多角度遙感設備的研制和數據應用研究中投入了大量精力，如何利用多角度遙感特點為遙感精準監測、衛星影像產品校正、草原生物量的準確估算等方面提供科學數據支撐是當前遙感研究的主要熱點之一。針對上述問題，包玉龍副教授小組于2018年自主設計了一種野外在線多角度光譜儀，布置在內蒙古西部荒漠草原區內蒙古農科院綜合實驗示范中心四子王旗基地內，并開展了荒漠草原多角度時序觀測和分析。

圖1.野外在線多角度光譜儀設備結構圖（a為側視圖，b為后視圖）

該研究通過分析多角度觀測數據，深入探究了荒漠草原在不同時間尺度和觀測角度下的光譜特征，并分析其光譜變化趨勢和差異性。結果如圖2所示，隨著傳感器觀測高度角的增加，觀測反射率日變化幅度逐步減小；當觀測高度角達到90°時，反射率日變化與太陽高度角變化趨勢一致，而傾斜角度觀測則與之相反。該設備所獲取的數據具有真實性、長期性、連續性等特點，可以準確理解植被在不同波段下的光譜特征變化，以及不同植被指數對觀測角度的相應程度，進而提高遙感監測效果，拓展其應用領域。

圖2. 2021年5-9月觀測區內531nm波段的5種觀測高度角下的反射率變化趨勢圖

根據多角度觀測數據和光譜特征，該研究構建了Sentinel-2衛星遙感影像觀測角校正模型（VAC），以校正由荒漠地區較明顯的觀測角差異導致的衛星影像高估差異。這一研究成果不僅對植被變化、土地利用和資源管理等領域有重要應用價值，也為Sentinel-2衛星數據的相關開發和利用提供了科學支撐。此外，構建的VAC模型進一步消除了由于角度失真引起的影像質量差異，從而提高了遙感圖像的精度和準確性。

論文審稿人給予該研究高度評價，稱“This idea is a new solution and method for correcting satellite image products in arid areas and for vegetation remote sensing in low-coverage areas”。

圖3.觀測角校正前（a）和校正后（d）的NDVI圖像

圖文：科技處（社會科學處）