基于星载POLDER冰雪数据评价3个BRDF模型

冰雪在短波区域具有很强的各向异性反射特征,对全球能量平衡及水循环等有重要作用.目前,国内外学者发展了一系列应用于冰雪的二向性反射分布函数BRDF(Bidirectional Reflectance Distribution Function)模型,全面比较和评估这些模型对星载多角度遥感产品的业务化模型选择有重要参考价值和指导意义.本文基于全球POLDER冰雪多角度反射率数据,选取3个模型,包括核驱动、半经验的MODIS业务化RTLSR模型、渐进辐射传输物理模型ART以及新发展的RTLSRS模型进行了全面比较分析,研究结果表明:(1)在拟合所有POLDER数据时,RTLSRS模型都具有最高精度,对于单组纯雪数据,RTLSRS模型的最小二乘拟合的均方根误差(RMSE)比ART模型降低了45.45％,仅为RTLSR模型的18.46％.对于非纯雪数据,RTLSRS模型与RTLSR模型的拟合能力总体差别不大,但其RMSE比RTLSR模型降低了67.5％,ART模型的精度最差.(2)虽然RTLSRS可以高精度拟合所有数据,但该模型拟合纯雪(R2=0.969,RMSE=0.012)精度较优于非纯雪(R2=0.926,RMSE=0.013).(3)对RTLSRS模型进行简化,仅保留其各向同性核和雪核ISM(Isotropic-Snow Model),验证结果表明:简化后的模型能够很好地表征雪的二向散射能力,使用POLDER全部纯雪数据进行拟合时,R2达到了0.949,RMSE为0.034.本文有助于用户在应用冰雪多角度数据时选择更合适的BRDF模型,同时对理解这些模型的误差提供了有价值的参考