本网讯 近日，我校地理科学学院包玉海教授团队在遥感与地球科学领域国际顶级期刊IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing（IEEE TGRS）上发表学术论文，题目为“Bias Correction of Sentinel-2 MSI Vegetation Indices in a Desert Steppe with Original Assembled Field Online Multi-Angle Spectrometers”（论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10220120），论文第一作者为我校硕士研究生付晓满，通讯作者为包玉龙副教授。

角度数据对精确检索地表和大气顶部反照率等辐射量至关重要，多角度观测是大气和地表三维物理结构、辐射能各向异性和半球面集成辐射通量的重要桥梁，更是获得地球系统过程自洽模型的先决条件。近年来，国际上在多角度遥感设备的研制和数据应用研究中投入了大量精力，如何利用多角度遥感特点为遥感精准监测、卫星影像产品校正、草原生物量的准确估算等方面提供科学数据支撑是当前遥感研究的主要热点之一。针对上述问题，包玉龙副教授小组于2018年自主设计了一种野外在线多角度光谱仪，布置在内蒙古西部荒漠草原区内蒙古农科院综合实验示范中心四子王旗基地内，并开展了荒漠草原多角度时序观测和分析。

图1.野外在线多角度光谱仪设备结构图（a为侧视图，b为后视图）

该研究通过分析多角度观测数据，深入探究了荒漠草原在不同时间尺度和观测角度下的光谱特征，并分析其光谱变化趋势和差异性。结果如图2所示，随着传感器观测高度角的增加，观测反射率日变化幅度逐步减小；当观测高度角达到90°时，反射率日变化与太阳高度角变化趋势一致，而倾斜角度观测则与之相反。该设备所获取的数据具有真实性、长期性、连续性等特点，可以准确理解植被在不同波段下的光谱特征变化，以及不同植被指数对观测角度的相应程度，进而提高遥感监测效果，拓展其应用领域。

图2. 2021年5-9月观测区内531nm波段的5种观测高度角下的反射率变化趋势图

根据多角度观测数据和光谱特征，该研究构建了Sentinel-2卫星遥感影像观测角校正模型（VAC），以校正由荒漠地区较明显的观测角差异导致的卫星影像高估差异。这一研究成果不仅对植被变化、土地利用和资源管理等领域有重要应用价值，也为Sentinel-2卫星数据的相关开发和利用提供了科学支撑。此外，构建的VAC模型进一步消除了由于角度失真引起的影像质量差异，从而提高了遥感图像的精度和准确性。

论文审稿人给予该研究高度评价，称“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”。

图3.观测角校正前（a）和校正后（d）的NDVI图像

图文：科技处（社会科学处）