Sun-induced Chl fluorescence and its importance for biophysical modeling of photosynthesis based on light reactions
1
2019
... 日光诱导叶绿素荧光(Solar-Induced chlorophyll Fluorescence, SIF)遥感是近十年来植被遥感领域最亮点的研究前沿之一.叶绿素荧光是植物光合作用过程中吸收光能后,以较长波长重新释放能量的一种形式,可以直接反映光合作用光反应过程中的电子传递速率,而电子传递速率又受光合作用碳反应过程速率的调制[1 ] ,因此,叶绿素荧光与整个光合作用密切相关,是光合作用的理想探针[2 -3 ] . ...
2
2014
... 日光诱导叶绿素荧光(Solar-Induced chlorophyll Fluorescence, SIF)遥感是近十年来植被遥感领域最亮点的研究前沿之一.叶绿素荧光是植物光合作用过程中吸收光能后,以较长波长重新释放能量的一种形式,可以直接反映光合作用光反应过程中的电子传递速率,而电子传递速率又受光合作用碳反应过程速率的调制[1 ] ,因此,叶绿素荧光与整个光合作用密切相关,是光合作用的理想探针[2 -3 ] . ...
... 遥感观测的植被冠层上行辐亮度信号中,既包括植被反射辐射信号,也包括叶绿素荧光发射信号.自然条件下的日光诱导叶绿素荧光信号十分微弱,所以难以直接探测,需要利用太阳光谱中的吸收波段(入射和反射辐亮度较小,荧光贡献相对较大)和一定的数学方法实现叶绿素荧光信号的提取[2 ,10 ] . ...
2
2014
... 日光诱导叶绿素荧光(Solar-Induced chlorophyll Fluorescence, SIF)遥感是近十年来植被遥感领域最亮点的研究前沿之一.叶绿素荧光是植物光合作用过程中吸收光能后,以较长波长重新释放能量的一种形式,可以直接反映光合作用光反应过程中的电子传递速率,而电子传递速率又受光合作用碳反应过程速率的调制[1 ] ,因此,叶绿素荧光与整个光合作用密切相关,是光合作用的理想探针[2 -3 ] . ...
... 遥感观测的植被冠层上行辐亮度信号中,既包括植被反射辐射信号,也包括叶绿素荧光发射信号.自然条件下的日光诱导叶绿素荧光信号十分微弱,所以难以直接探测,需要利用太阳光谱中的吸收波段(入射和反射辐亮度较小,荧光贡献相对较大)和一定的数学方法实现叶绿素荧光信号的提取[2 ,10 ] . ...
日光诱导叶绿素荧光遥感反演及碳循环应用进展
1
2019
... 日光诱导叶绿素荧光(Solar-Induced chlorophyll Fluorescence, SIF)遥感是近十年来植被遥感领域最亮点的研究前沿之一.叶绿素荧光是植物光合作用过程中吸收光能后,以较长波长重新释放能量的一种形式,可以直接反映光合作用光反应过程中的电子传递速率,而电子传递速率又受光合作用碳反应过程速率的调制[1 ] ,因此,叶绿素荧光与整个光合作用密切相关,是光合作用的理想探针[2 -3 ] . ...
日光诱导叶绿素荧光遥感反演及碳循环应用进展
1
2019
... 日光诱导叶绿素荧光(Solar-Induced chlorophyll Fluorescence, SIF)遥感是近十年来植被遥感领域最亮点的研究前沿之一.叶绿素荧光是植物光合作用过程中吸收光能后,以较长波长重新释放能量的一种形式,可以直接反映光合作用光反应过程中的电子传递速率,而电子传递速率又受光合作用碳反应过程速率的调制[1 ] ,因此,叶绿素荧光与整个光合作用密切相关,是光合作用的理想探针[2 -3 ] . ...
Global and time-resolved monitoring of crop photosynthesis with chlorophyll fluorescence
1
2014
... 近年来越来越多的理论和实验研究结果表明,卫星反演的SIF能够为全球尺度的植被初级生产力估算提供一种全新的测量方式,估算精度显著优于传统反射率植被指数方法和碳循环模型模拟方法[4 -6 ] .因此,卫星遥感平台探测的SIF信号可以作为全球植被光合作用监测以及全球碳源汇估算等研究的有效数据源,具有重要的科学意义和应用价值.鉴于此,欧空局率先提出的荧光探测计划FLEX经过长达12 a的论证和竞争,成功入选地球观测计划Earth Explorer 8的任务[7 ] ;美国在第二/三代嗅探卫星OCO-2/OCO-3的设计过程中充分考虑了SIF探测的需求[8 ] ;我国计划于2021年发射的陆地生态系统碳监测卫星也即将搭载专门为SIF探测设计的高光谱载荷,有望成为全球第一个入轨的SIF专用探测载荷[9 ] . ...
OCO-2 advances photosynthesis observation from space via Solar-Induced Chlorophyll Fluorescence
0
2017
Remote sensing of Solar-Induced Chlorophyll Fluorescence (SIF) in vegetation:50?years of progress
1
2019
... 近年来越来越多的理论和实验研究结果表明,卫星反演的SIF能够为全球尺度的植被初级生产力估算提供一种全新的测量方式,估算精度显著优于传统反射率植被指数方法和碳循环模型模拟方法[4 -6 ] .因此,卫星遥感平台探测的SIF信号可以作为全球植被光合作用监测以及全球碳源汇估算等研究的有效数据源,具有重要的科学意义和应用价值.鉴于此,欧空局率先提出的荧光探测计划FLEX经过长达12 a的论证和竞争,成功入选地球观测计划Earth Explorer 8的任务[7 ] ;美国在第二/三代嗅探卫星OCO-2/OCO-3的设计过程中充分考虑了SIF探测的需求[8 ] ;我国计划于2021年发射的陆地生态系统碳监测卫星也即将搭载专门为SIF探测设计的高光谱载荷,有望成为全球第一个入轨的SIF专用探测载荷[9 ] . ...
FLEX: ESA's Earth Explorer 8 candidate mission
2
2012
... 近年来越来越多的理论和实验研究结果表明,卫星反演的SIF能够为全球尺度的植被初级生产力估算提供一种全新的测量方式,估算精度显著优于传统反射率植被指数方法和碳循环模型模拟方法[4 -6 ] .因此,卫星遥感平台探测的SIF信号可以作为全球植被光合作用监测以及全球碳源汇估算等研究的有效数据源,具有重要的科学意义和应用价值.鉴于此,欧空局率先提出的荧光探测计划FLEX经过长达12 a的论证和竞争,成功入选地球观测计划Earth Explorer 8的任务[7 ] ;美国在第二/三代嗅探卫星OCO-2/OCO-3的设计过程中充分考虑了SIF探测的需求[8 ] ;我国计划于2021年发射的陆地生态系统碳监测卫星也即将搭载专门为SIF探测设计的高光谱载荷,有望成为全球第一个入轨的SIF专用探测载荷[9 ] . ...
... 目前,虽然还没有专门为SIF观测设计的卫星载荷在轨运行,但未来几年也即将发射专门用于SIF探测设计的卫星传感器,如表3 所示.欧空局的FLEX计划是全球首个专门为SIF卫星观测设计的地球观测计划.2015年9月,经过长达12年的预研和评选,FLEX在32个竞争性项目中胜出,正式入选欧空局地球观测计划Earth Explorer 8任务.FLEX搭载的FLORIS(FLuOrescence Imaging Spectrometer)传感器具备300 m×300 m的空间分辨率,重访周期为27 d,覆盖500~780 nm的波段范围,可以支持红光波段、近红外波段的SIF反演,以及叶绿素、光化学植被指数(PRI)等配套植被参数的反演[7 ,46 ] .FLEX卫星计划于2022年发射,将与Sentinel-3卫星伴飞,从而实现大气参数等辅助信息的同步获取. ...
Prospects for chlorophyll fluorescence remote sensing from the Orbiting Carbon Observatory-2
5
2014
... 近年来越来越多的理论和实验研究结果表明,卫星反演的SIF能够为全球尺度的植被初级生产力估算提供一种全新的测量方式,估算精度显著优于传统反射率植被指数方法和碳循环模型模拟方法[4 -6 ] .因此,卫星遥感平台探测的SIF信号可以作为全球植被光合作用监测以及全球碳源汇估算等研究的有效数据源,具有重要的科学意义和应用价值.鉴于此,欧空局率先提出的荧光探测计划FLEX经过长达12 a的论证和竞争,成功入选地球观测计划Earth Explorer 8的任务[7 ] ;美国在第二/三代嗅探卫星OCO-2/OCO-3的设计过程中充分考虑了SIF探测的需求[8 ] ;我国计划于2021年发射的陆地生态系统碳监测卫星也即将搭载专门为SIF探测设计的高光谱载荷,有望成为全球第一个入轨的SIF专用探测载荷[9 ] . ...
... 与植被的反射辐亮度信号相比,SIF信号十分微弱,仅有入射辐射的1%量级.为了将微弱的SIF信号分离出来,需要利用太阳或大气吸收波段,因此对传感器的光谱分辨率和信噪比要求极高[10 ] .目前尚无专门的SIF遥感卫星,但国内外若干大气成分探测卫星搭载的高光谱载荷具有SIF探测的潜力.基于该类卫星遥感数据,国内外学者开展了一系列研究,生产并发布了诸多全球SIF卫星遥感产品,并在植被生态遥感研究中得到了广泛应用[8 -9 ,11 -15 ] .但是,由于SIF遥感反演对数据的光谱分辨率要求极高,现有能够满足SIF反演需求的卫星载荷均为大气探测载荷,由于技术条件的限制以及大气探测需求的特点,该类卫星数据空间分辨率都较为粗糙.针对这一问题,国内外学者开展了相关SIF产品的时空尺度扩展研究,生产和发布了一系列基于多源卫星数据和机器学习、光能利用率模型等方法的SIF时空尺度扩展产品,在一定程度上提升了SIF卫星遥感产品的应用潜力[16 -23 ] . ...
... 40×40
2 000 2007.1/2012.9/2018.11 [38 ] GOSAT./GOSAT2 TANSO-FTS 0.025 755~775 离散点 13:00 10.5/9.7 300 2009.1/2018.10 [39 ] OCO-2/ OCO-3 0.042 757~775 窄条带 13:30 1.3×2.25 500 2014.7/2019.5 [8 ] TanSat 0.044 758~778 窄条带 13:30 2 360 2016.12 [34 ] Sentinel-5P TROPOMI 0.38 675~775 连续 13:30 3.5×7 2 660 2017.10 [15 ] 现有SIF卫星遥感数据源覆盖的时间范围如图3 所示.可以看出,现有具备SIF探测能力的卫星数据源覆盖了1995年至今的时间范围.近十年来,具备SIF探测能力的卫星传感器数量增长迅速,为SIF卫星遥感与应用提供了丰富的数据源,极大地促进了SIF遥感研究的发展.但是,由于不同传感器空间分辨率、光谱特性等方面的差异,多源SIF卫星遥感产品的协同应用、长时序应用等还存在诸多困难. ...
... 769.8~770.4 nm
757 nm、 771 nm https://disc.gsfc.nasa.gov/datasets/OCO2_L2_Lite_SIF_8r/summary [8 ] OCO-3 2019.8至今 ...
... OCO-2发射于2014年7月2日,正式加入轨道列车(A-Train),与其他5颗国际地球观测卫星组成编队.OCO-2传感器光谱测量装置与GOSAT很相似,在757~775 nm光谱区域具有很高的光谱分辨率,半高宽(FWHM)为0.042 nm.但是OCO-2的数据密度比GOSAT提高了100倍(比GOME-2增加8倍),具有更高的空间分辨率,足迹大小为1.3 km×2.25 km.同样地,OCO-2的高空间和光谱分辨率,使其不得不以牺牲空间连续性为代价,OCO-2的8个独立足迹覆盖了10.3 km的全幅宽.Frankenberg等[8 ] 利用IMAP-DOAS算法生产了该卫星在757 nm和771 nm处的全球SIF产品.2019年5月,OCO-2的备份载荷OCO-3成功发射并被安装在国际空间站上.OCO-3与OCO-2光谱特性相同,但其对地采样方式有所差异,借助指向镜的旋转,OCO-3可以实现特定区域的精细观测;而且由于国际空间站的轨道特点,OCO-3可以实现在中纬度地区更高的采样密度. ...
The Solar-Induced Chlorophyll Fluorescence Imaging Spectrometer (SIFIS) Onboard the First Terrestrial Ecosystem Carbon Inventory Satellite (TECIS-1): Specifications and Prospects
3
2020
... 近年来越来越多的理论和实验研究结果表明,卫星反演的SIF能够为全球尺度的植被初级生产力估算提供一种全新的测量方式,估算精度显著优于传统反射率植被指数方法和碳循环模型模拟方法[4 -6 ] .因此,卫星遥感平台探测的SIF信号可以作为全球植被光合作用监测以及全球碳源汇估算等研究的有效数据源,具有重要的科学意义和应用价值.鉴于此,欧空局率先提出的荧光探测计划FLEX经过长达12 a的论证和竞争,成功入选地球观测计划Earth Explorer 8的任务[7 ] ;美国在第二/三代嗅探卫星OCO-2/OCO-3的设计过程中充分考虑了SIF探测的需求[8 ] ;我国计划于2021年发射的陆地生态系统碳监测卫星也即将搭载专门为SIF探测设计的高光谱载荷,有望成为全球第一个入轨的SIF专用探测载荷[9 ] . ...
... 与植被的反射辐亮度信号相比,SIF信号十分微弱,仅有入射辐射的1%量级.为了将微弱的SIF信号分离出来,需要利用太阳或大气吸收波段,因此对传感器的光谱分辨率和信噪比要求极高[10 ] .目前尚无专门的SIF遥感卫星,但国内外若干大气成分探测卫星搭载的高光谱载荷具有SIF探测的潜力.基于该类卫星遥感数据,国内外学者开展了一系列研究,生产并发布了诸多全球SIF卫星遥感产品,并在植被生态遥感研究中得到了广泛应用[8 -9 ,11 -15 ] .但是,由于SIF遥感反演对数据的光谱分辨率要求极高,现有能够满足SIF反演需求的卫星载荷均为大气探测载荷,由于技术条件的限制以及大气探测需求的特点,该类卫星数据空间分辨率都较为粗糙.针对这一问题,国内外学者开展了相关SIF产品的时空尺度扩展研究,生产和发布了一系列基于多源卫星数据和机器学习、光能利用率模型等方法的SIF时空尺度扩展产品,在一定程度上提升了SIF卫星遥感产品的应用潜力[16 -23 ] . ...
... 鉴于SIF的重要科学意义,我国正在研发的陆地生态系统碳卫星(简称陆碳卫星,TECIS-1)也将搭载一个叶绿素荧光成像光谱仪(SIFIS).SIFIS覆盖670~780 nm的光谱范围,光谱分辨率0.3 nm,空间分辨率2 km,可以满足红光波段和近红外波段的SIF反演需求[9 ,47 ] .陆碳卫星计划于2021年发射,有望成为第一颗搭载专门荧光观测载荷的在轨卫星. ...
日光诱导叶绿素荧光的遥感反演研究
4
2016
... 与植被的反射辐亮度信号相比,SIF信号十分微弱,仅有入射辐射的1%量级.为了将微弱的SIF信号分离出来,需要利用太阳或大气吸收波段,因此对传感器的光谱分辨率和信噪比要求极高[10 ] .目前尚无专门的SIF遥感卫星,但国内外若干大气成分探测卫星搭载的高光谱载荷具有SIF探测的潜力.基于该类卫星遥感数据,国内外学者开展了一系列研究,生产并发布了诸多全球SIF卫星遥感产品,并在植被生态遥感研究中得到了广泛应用[8 -9 ,11 -15 ] .但是,由于SIF遥感反演对数据的光谱分辨率要求极高,现有能够满足SIF反演需求的卫星载荷均为大气探测载荷,由于技术条件的限制以及大气探测需求的特点,该类卫星数据空间分辨率都较为粗糙.针对这一问题,国内外学者开展了相关SIF产品的时空尺度扩展研究,生产和发布了一系列基于多源卫星数据和机器学习、光能利用率模型等方法的SIF时空尺度扩展产品,在一定程度上提升了SIF卫星遥感产品的应用潜力[16 -23 ] . ...
... 遥感观测的植被冠层上行辐亮度信号中,既包括植被反射辐射信号,也包括叶绿素荧光发射信号.自然条件下的日光诱导叶绿素荧光信号十分微弱,所以难以直接探测,需要利用太阳光谱中的吸收波段(入射和反射辐亮度较小,荧光贡献相对较大)和一定的数学方法实现叶绿素荧光信号的提取[2 ,10 ] . ...
... 在到达地表的太阳辐射光谱中,存在许多由于太阳或地球大气吸收带来的“暗线”.由太阳大气对特定波长辐射的吸收产生的暗线称为“夫琅禾费暗线”,吸收宽度通常在0.1 nm以下;而地球大气(氧气、水汽等)的吸收波段一般相对较宽,约为1~10 nm量级,常用于荧光反演的地球大气吸收波段主要包括687 nm附近的O
2 -B波段和760 nm附近的O
2 -A波段.由于叶绿素荧光是植物主动发射的辐射信号,会将冠层上行辐亮度光谱中太阳夫琅禾费暗线或地球大气吸收波段的吸收“井”产生一定的填充作用(
图1 ),通过比较太阳入射光谱和植被反射光谱中某个吸收波段吸收深度的差异,即可实现对叶绿素荧光强度的估算.这一原理被称为“夫琅禾费暗线填充原理”,是目前主流叶绿素荧光遥感反演算法的基本原理
[24 ] .值得注意的是,只有太阳大气吸收产生的暗线才称为“夫琅禾费暗线”,但在叶绿素荧光遥感反演研究中所说的“夫琅禾费暗线填充原理”一般也包含利用地球大气吸收波段进行荧光反演的方法.
图1 叶绿素荧光反演的夫琅和费暗线填充原理示意图[10 ] Diagram of Fraunhofer dark line filling for SIF inversion[10 ] Fig.1 ![]()
2.2 全物理方法的SIF卫星遥感反演 全物理方法的SIF卫星遥感反演基于大气辐射传输方程,可分为传统的物理模型算法和简化的物理模型算法.传统的物理模型算法主要基于大气吸收线位置(如O2 -A和O2 -B吸收线),利用现有的大气辐射传输模型和辅助的气象资料构建大气参数查找表,定量化模拟大气辐射传输参数,将大气层顶传感器接收到的辐亮度信号转化为植被冠层接收到的辐亮度信号,从而将卫星平台的SIF反演转化为地表植被冠层的SIF反演问题,最后利用地面平台常用的SIF反演方法进行SIF的解算工作,如FLD系列算法[25 -26 ] 、SFM算法[27 ] 等.SFM算法被选为ESA的FLEX卫星计划的标准SIF反演算法[28 ] .相对于FLD类算法,SFM算法对噪声的敏感性更低,但对大气辐射传输过程的要求较高,因此需要更加严密的大气校正过程. ...
... [
10 ]
Fig.1 ![]()
2.2 全物理方法的SIF卫星遥感反演 全物理方法的SIF卫星遥感反演基于大气辐射传输方程,可分为传统的物理模型算法和简化的物理模型算法.传统的物理模型算法主要基于大气吸收线位置(如O2 -A和O2 -B吸收线),利用现有的大气辐射传输模型和辅助的气象资料构建大气参数查找表,定量化模拟大气辐射传输参数,将大气层顶传感器接收到的辐亮度信号转化为植被冠层接收到的辐亮度信号,从而将卫星平台的SIF反演转化为地表植被冠层的SIF反演问题,最后利用地面平台常用的SIF反演方法进行SIF的解算工作,如FLD系列算法[25 -26 ] 、SFM算法[27 ] 等.SFM算法被选为ESA的FLEX卫星计划的标准SIF反演算法[28 ] .相对于FLD类算法,SFM算法对噪声的敏感性更低,但对大气辐射传输过程的要求较高,因此需要更加严密的大气校正过程. ...
日光诱导叶绿素荧光的遥感反演研究
4
2016
... 与植被的反射辐亮度信号相比,SIF信号十分微弱,仅有入射辐射的1%量级.为了将微弱的SIF信号分离出来,需要利用太阳或大气吸收波段,因此对传感器的光谱分辨率和信噪比要求极高[10 ] .目前尚无专门的SIF遥感卫星,但国内外若干大气成分探测卫星搭载的高光谱载荷具有SIF探测的潜力.基于该类卫星遥感数据,国内外学者开展了一系列研究,生产并发布了诸多全球SIF卫星遥感产品,并在植被生态遥感研究中得到了广泛应用[8 -9 ,11 -15 ] .但是,由于SIF遥感反演对数据的光谱分辨率要求极高,现有能够满足SIF反演需求的卫星载荷均为大气探测载荷,由于技术条件的限制以及大气探测需求的特点,该类卫星数据空间分辨率都较为粗糙.针对这一问题,国内外学者开展了相关SIF产品的时空尺度扩展研究,生产和发布了一系列基于多源卫星数据和机器学习、光能利用率模型等方法的SIF时空尺度扩展产品,在一定程度上提升了SIF卫星遥感产品的应用潜力[16 -23 ] . ...
... 遥感观测的植被冠层上行辐亮度信号中,既包括植被反射辐射信号,也包括叶绿素荧光发射信号.自然条件下的日光诱导叶绿素荧光信号十分微弱,所以难以直接探测,需要利用太阳光谱中的吸收波段(入射和反射辐亮度较小,荧光贡献相对较大)和一定的数学方法实现叶绿素荧光信号的提取[2 ,10 ] . ...
... 在到达地表的太阳辐射光谱中,存在许多由于太阳或地球大气吸收带来的“暗线”.由太阳大气对特定波长辐射的吸收产生的暗线称为“夫琅禾费暗线”,吸收宽度通常在0.1 nm以下;而地球大气(氧气、水汽等)的吸收波段一般相对较宽,约为1~10 nm量级,常用于荧光反演的地球大气吸收波段主要包括687 nm附近的O
2 -B波段和760 nm附近的O
2 -A波段.由于叶绿素荧光是植物主动发射的辐射信号,会将冠层上行辐亮度光谱中太阳夫琅禾费暗线或地球大气吸收波段的吸收“井”产生一定的填充作用(
图1 ),通过比较太阳入射光谱和植被反射光谱中某个吸收波段吸收深度的差异,即可实现对叶绿素荧光强度的估算.这一原理被称为“夫琅禾费暗线填充原理”,是目前主流叶绿素荧光遥感反演算法的基本原理
[24 ] .值得注意的是,只有太阳大气吸收产生的暗线才称为“夫琅禾费暗线”,但在叶绿素荧光遥感反演研究中所说的“夫琅禾费暗线填充原理”一般也包含利用地球大气吸收波段进行荧光反演的方法.
图1 叶绿素荧光反演的夫琅和费暗线填充原理示意图[10 ] Diagram of Fraunhofer dark line filling for SIF inversion[10 ] Fig.1 ![]()
2.2 全物理方法的SIF卫星遥感反演 全物理方法的SIF卫星遥感反演基于大气辐射传输方程,可分为传统的物理模型算法和简化的物理模型算法.传统的物理模型算法主要基于大气吸收线位置(如O2 -A和O2 -B吸收线),利用现有的大气辐射传输模型和辅助的气象资料构建大气参数查找表,定量化模拟大气辐射传输参数,将大气层顶传感器接收到的辐亮度信号转化为植被冠层接收到的辐亮度信号,从而将卫星平台的SIF反演转化为地表植被冠层的SIF反演问题,最后利用地面平台常用的SIF反演方法进行SIF的解算工作,如FLD系列算法[25 -26 ] 、SFM算法[27 ] 等.SFM算法被选为ESA的FLEX卫星计划的标准SIF反演算法[28 ] .相对于FLD类算法,SFM算法对噪声的敏感性更低,但对大气辐射传输过程的要求较高,因此需要更加严密的大气校正过程. ...
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Fig.1 ![]()
2.2 全物理方法的SIF卫星遥感反演 全物理方法的SIF卫星遥感反演基于大气辐射传输方程,可分为传统的物理模型算法和简化的物理模型算法.传统的物理模型算法主要基于大气吸收线位置(如O2 -A和O2 -B吸收线),利用现有的大气辐射传输模型和辅助的气象资料构建大气参数查找表,定量化模拟大气辐射传输参数,将大气层顶传感器接收到的辐亮度信号转化为植被冠层接收到的辐亮度信号,从而将卫星平台的SIF反演转化为地表植被冠层的SIF反演问题,最后利用地面平台常用的SIF反演方法进行SIF的解算工作,如FLD系列算法[25 -26 ] 、SFM算法[27 ] 等.SFM算法被选为ESA的FLEX卫星计划的标准SIF反演算法[28 ] .相对于FLD类算法,SFM算法对噪声的敏感性更低,但对大气辐射传输过程的要求较高,因此需要更加严密的大气校正过程. ...
First observations of global and seasonal terrestrial chlorophyll fluorescence from space
3
2011
... 与植被的反射辐亮度信号相比,SIF信号十分微弱,仅有入射辐射的1%量级.为了将微弱的SIF信号分离出来,需要利用太阳或大气吸收波段,因此对传感器的光谱分辨率和信噪比要求极高[10 ] .目前尚无专门的SIF遥感卫星,但国内外若干大气成分探测卫星搭载的高光谱载荷具有SIF探测的潜力.基于该类卫星遥感数据,国内外学者开展了一系列研究,生产并发布了诸多全球SIF卫星遥感产品,并在植被生态遥感研究中得到了广泛应用[8 -9 ,11 -15 ] .但是,由于SIF遥感反演对数据的光谱分辨率要求极高,现有能够满足SIF反演需求的卫星载荷均为大气探测载荷,由于技术条件的限制以及大气探测需求的特点,该类卫星数据空间分辨率都较为粗糙.针对这一问题,国内外学者开展了相关SIF产品的时空尺度扩展研究,生产和发布了一系列基于多源卫星数据和机器学习、光能利用率模型等方法的SIF时空尺度扩展产品,在一定程度上提升了SIF卫星遥感产品的应用潜力[16 -23 ] . ...
... 简化的物理模型算法对于卫星遥感数据的光谱分辨率要求极高,通常需要小于0.1 nm,利用不受地球大气吸收影响的一条或几条太阳夫琅禾费暗线的拟合窗口,在拟合窗口范围内忽略大气吸收的影响,并将大气散射和地表反射视为连续且平滑的光谱贡献,利用多项式函数将其表征为波长的函数,最后直接采用最小二乘算法解算SIF信号[11 ,29 ] .该类算法的优势在于无需考虑大气吸收的影响,计算简单;但需要同步的太阳辐射光谱且只适用于超高光谱分辨率的卫星遥感数据,同时对于噪声比较敏感,反演结果具有很大的不确定性[30 ] . ...
... GOSAT搭载的近红外傅立叶光谱仪(TANSO-FTS)在755~775 nm区域,信噪比SNR设置为300,具有很高的光谱分辨率(约0.025 nm),利用757 nm和770 nm这两个窄光谱窗口区的太阳夫琅禾费暗线可以提取荧光信号.但是GOSAT实施点观测,不能提供空间连续的地表覆盖数据,空间分辨率10.5 km.Joiner等[11 ] 利用GOSAT数据770 nm附近KI吸收线生产了首幅全球SIF遥感产品;Frankenberg等[29 ] 和Guanter等[31 ] 也分别独立地利用光谱拟合以及奇异值分解的方法反演得到太阳夫琅禾费暗线757 nm和770 nm处的全球GOSAT荧光产品. ...
Filling-in of near-infrared solar lines by terrestrial fluorescence and other geophysical effects: simulations and space-based observations from SCIAMACHY and GOSAT
1
2012
... ENVISAT/SCIAMACHY的载荷设置与GOME-2相似,光谱范围在650~790 nm,光谱分辨率为0.48 nm,空间分辨率更低(30 km×240 km),但是具有较高的信噪比SNR(2 800).但由于ENVISAT卫星于2012年失联,SCIAMACHY数据也随之终止.Joiner等[13 ,32 ,40 ] 、Köhler等[14 ] 、Wolanin等[45 ] 均利用SCIAMACHY数据生产了近红外和(或)红光波段的SIF产品.此外,由于SCIAMACHY具有较高的信噪比,Joiner等[12 ] 还成功反演了866 nm附近Ca II吸收线处的SIF弱信号. ...
New methods for the retrieval of chlorophyll red fluorescence from hyperspectral satellite instruments: simulations and application to GOME-2 and SCIAMACHY
7
2016
... 针对光谱分辨率在0.1 nm数量级的传感器来说,如GOME、GOME-2、SCIAMACHY和TROPOMI等,只能探测到有限的太阳夫琅禾费暗线,且吸收线的深度较浅,较窄的拟合窗口无法精确地将SIF信号与地表反射信号分离,需要增大拟合窗口的宽度.针对这类卫星遥感数据,如图2 (b)所示,处于红边位置的窗口波段包含多条太阳弗朗禾费暗线和地球大气和水汽吸收线(常用的SIF反演波段为740 nm附近的峰值波段),成为了这类卫星传感器首选的反演拟合窗口[13 -15 ,32 ,35 ] .在拟合窗口范围内,将传感器接收到的辐亮度信号表征为光谱平滑项(植被叶绿素荧光和地表反射的贡献)和光谱非平滑项(大气吸收的的贡献)的组合[31 ] ,其中,利用波长的低阶多项式函数表示平滑的低频变化信息;利用数学统计方法得到的基向量重构高频变化的光谱形状信息 [13 ,32 ] .同时,假定在一定的拟合窗口范围内,SIF光谱形状服从高斯分布,并利用上行透过率与双向透过率的角度相关性,得到估算的双向透过率,则可以得到线性化的前向模型: ...
... [13 ,32 ].同时,假定在一定的拟合窗口范围内,SIF光谱形状服从高斯分布,并利用上行透过率与双向透过率的角度相关性,得到估算的双向透过率,则可以得到线性化的前向模型: ...
... 740 nm
https://avdc.gsfc.nasa.gov/pub/data/satellite/MetOp/GOME_F/ [13 ,32 ,40 ] NASA SCIAMACHY_F 2003~2012 ...
... 712~747 nm
734 nm https://avdc.gsfc.nasa.gov/pub/data/satellite/Envisat/SCIAMACHY_F/ [13 ,32 ,40 ] GFZ GOME-2 2007.1~2016.1 ...
... 搭载在欧洲ERS-2卫星的全球臭氧监测传感器(GOME)具有4个探测通道,光谱范围在240~790 nm,其中第四通道可以覆盖红到近红外波段(650~790 nm),光谱分辨率为0.33 nm,能够满足SIF反演的需求.与GOSAT不同,GOME可实现全球连续覆盖,但空间分辨率较低(40 km×320 km).搭载在MetOp-A/B卫星的第二代GOME传感器(GOME-2)与GOME光谱特性相似,光谱分辨率约为0.5 nm,40 km×80 km,从2013年7月起MetOp-A的空间分辨率升为40 km×40 km.GOME/GOME-2数据覆盖了1995年至今的时间段,是目前可用于SIF反演时序积累最长的卫星数据源.Joiner等[13 ,32 ,40 ] 利用GOME/GOME-2数据生产了1995年以来的全球近红外波段SIF产品,是目前时间序列最长的SIF遥感产品,但Parazoo等[36 ] 也指出,由于两代传感器的差异以及传感器随时间的衰减,该SIF产品不能直接用于时序分析.Köhler等[14 ] 也生产了基于GOME-2数据的近红外波段SIF产品.此外,Wolanin等[43 ] 、Joiner等[13 ] 还利用GOME-2数据生产了红光波段全球SIF产品,但产品目前未公开共享. ...
... [13 ]还利用GOME-2数据生产了红光波段全球SIF产品,但产品目前未公开共享. ...
... ENVISAT/SCIAMACHY的载荷设置与GOME-2相似,光谱范围在650~790 nm,光谱分辨率为0.48 nm,空间分辨率更低(30 km×240 km),但是具有较高的信噪比SNR(2 800).但由于ENVISAT卫星于2012年失联,SCIAMACHY数据也随之终止.Joiner等[13 ,32 ,40 ] 、Köhler等[14 ] 、Wolanin等[45 ] 均利用SCIAMACHY数据生产了近红外和(或)红光波段的SIF产品.此外,由于SCIAMACHY具有较高的信噪比,Joiner等[12 ] 还成功反演了866 nm附近Ca II吸收线处的SIF弱信号. ...
A linear method for the retrieval of sun-induced chlorophyll fluorescence from GOME-2 and SCIAMACHY data
4
2015
740 nm ftp://DOIdata.gfz-potsdam.de/open/GlobFluo/GOME-2 [14 ] GFZ SCIAMACHY 2002.8~2012.3 ...
... 735~758 nm
740 nm ftp://DOIdata.gfz-potsdam.de/open/GlobFluo/SCIAMACHY [14 ] KNMI GOME-2 SIFTER 2007~2018 ...
... 搭载在欧洲ERS-2卫星的全球臭氧监测传感器(GOME)具有4个探测通道,光谱范围在240~790 nm,其中第四通道可以覆盖红到近红外波段(650~790 nm),光谱分辨率为0.33 nm,能够满足SIF反演的需求.与GOSAT不同,GOME可实现全球连续覆盖,但空间分辨率较低(40 km×320 km).搭载在MetOp-A/B卫星的第二代GOME传感器(GOME-2)与GOME光谱特性相似,光谱分辨率约为0.5 nm,40 km×80 km,从2013年7月起MetOp-A的空间分辨率升为40 km×40 km.GOME/GOME-2数据覆盖了1995年至今的时间段,是目前可用于SIF反演时序积累最长的卫星数据源.Joiner等[13 ,32 ,40 ] 利用GOME/GOME-2数据生产了1995年以来的全球近红外波段SIF产品,是目前时间序列最长的SIF遥感产品,但Parazoo等[36 ] 也指出,由于两代传感器的差异以及传感器随时间的衰减,该SIF产品不能直接用于时序分析.Köhler等[14 ] 也生产了基于GOME-2数据的近红外波段SIF产品.此外,Wolanin等[43 ] 、Joiner等[13 ] 还利用GOME-2数据生产了红光波段全球SIF产品,但产品目前未公开共享. ...
... ENVISAT/SCIAMACHY的载荷设置与GOME-2相似,光谱范围在650~790 nm,光谱分辨率为0.48 nm,空间分辨率更低(30 km×240 km),但是具有较高的信噪比SNR(2 800).但由于ENVISAT卫星于2012年失联,SCIAMACHY数据也随之终止.Joiner等[13 ,32 ,40 ] 、Köhler等[14 ] 、Wolanin等[45 ] 均利用SCIAMACHY数据生产了近红外和(或)红光波段的SIF产品.此外,由于SCIAMACHY具有较高的信噪比,Joiner等[12 ] 还成功反演了866 nm附近Ca II吸收线处的SIF弱信号. ...
Global Retrievals of Solar‐Induced Chlorophyll Fluorescence With TROPOMI: First Results and Intersensor Comparison to OCO‐2
5
2018
... 与植被的反射辐亮度信号相比,SIF信号十分微弱,仅有入射辐射的1%量级.为了将微弱的SIF信号分离出来,需要利用太阳或大气吸收波段,因此对传感器的光谱分辨率和信噪比要求极高[10 ] .目前尚无专门的SIF遥感卫星,但国内外若干大气成分探测卫星搭载的高光谱载荷具有SIF探测的潜力.基于该类卫星遥感数据,国内外学者开展了一系列研究,生产并发布了诸多全球SIF卫星遥感产品,并在植被生态遥感研究中得到了广泛应用[8 -9 ,11 -15 ] .但是,由于SIF遥感反演对数据的光谱分辨率要求极高,现有能够满足SIF反演需求的卫星载荷均为大气探测载荷,由于技术条件的限制以及大气探测需求的特点,该类卫星数据空间分辨率都较为粗糙.针对这一问题,国内外学者开展了相关SIF产品的时空尺度扩展研究,生产和发布了一系列基于多源卫星数据和机器学习、光能利用率模型等方法的SIF时空尺度扩展产品,在一定程度上提升了SIF卫星遥感产品的应用潜力[16 -23 ] . ...
... 针对光谱分辨率在0.1 nm数量级的传感器来说,如GOME、GOME-2、SCIAMACHY和TROPOMI等,只能探测到有限的太阳夫琅禾费暗线,且吸收线的深度较浅,较窄的拟合窗口无法精确地将SIF信号与地表反射信号分离,需要增大拟合窗口的宽度.针对这类卫星遥感数据,如图2 (b)所示,处于红边位置的窗口波段包含多条太阳弗朗禾费暗线和地球大气和水汽吸收线(常用的SIF反演波段为740 nm附近的峰值波段),成为了这类卫星传感器首选的反演拟合窗口[13 -15 ,32 ,35 ] .在拟合窗口范围内,将传感器接收到的辐亮度信号表征为光谱平滑项(植被叶绿素荧光和地表反射的贡献)和光谱非平滑项(大气吸收的的贡献)的组合[31 ] ,其中,利用波长的低阶多项式函数表示平滑的低频变化信息;利用数学统计方法得到的基向量重构高频变化的光谱形状信息 [13 ,32 ] .同时,假定在一定的拟合窗口范围内,SIF光谱形状服从高斯分布,并利用上行透过率与双向透过率的角度相关性,得到估算的双向透过率,则可以得到线性化的前向模型: ...
... 40×40
2 000 2007.1/2012.9/2018.11 [38 ] GOSAT./GOSAT2 TANSO-FTS 0.025 755~775 离散点 13:00 10.5/9.7 300 2009.1/2018.10 [39 ] OCO-2/ OCO-3 0.042 757~775 窄条带 13:30 1.3×2.25 500 2014.7/2019.5 [8 ] TanSat 0.044 758~778 窄条带 13:30 2 360 2016.12 [34 ] Sentinel-5P TROPOMI 0.38 675~775 连续 13:30 3.5×7 2 660 2017.10 [15 ] 现有SIF卫星遥感数据源覆盖的时间范围如图3 所示.可以看出,现有具备SIF探测能力的卫星数据源覆盖了1995年至今的时间范围.近十年来,具备SIF探测能力的卫星传感器数量增长迅速,为SIF卫星遥感与应用提供了丰富的数据源,极大地促进了SIF遥感研究的发展.但是,由于不同传感器空间分辨率、光谱特性等方面的差异,多源SIF卫星遥感产品的协同应用、长时序应用等还存在诸多困难. ...
... 740 nm
ftp://fluo.gps.caltech.edu/data/tropomi/ [15 ,43 ] TROPOSIF 2018至今 ...
... 哨兵5号先导卫星(Sentinel-5P)是欧盟“哥白尼对地观测计划”的一颗大气监测卫星,TROPOMI是搭载在Sentinel-5P上的唯一传感器,空间分辨率为3.5 km×7 km,每天可覆盖全球一次;在675~775 nm的波谱范围内,光谱分辨率为0.38 nm.Köhler等[15 ,43 ] 利用数据驱动算法生产了TROPOMI数据近红外波段和红光波段全球SIF产品,尽管时序积累较短,但是目前时空分辨率综合指标最优的全球SIF遥感产品. ...
Spatially downscaling Sun-Induced chlorophyll Fluorescence leads to an improved temporal correlation with gross primary productivity
5
2016
... 与植被的反射辐亮度信号相比,SIF信号十分微弱,仅有入射辐射的1%量级.为了将微弱的SIF信号分离出来,需要利用太阳或大气吸收波段,因此对传感器的光谱分辨率和信噪比要求极高[10 ] .目前尚无专门的SIF遥感卫星,但国内外若干大气成分探测卫星搭载的高光谱载荷具有SIF探测的潜力.基于该类卫星遥感数据,国内外学者开展了一系列研究,生产并发布了诸多全球SIF卫星遥感产品,并在植被生态遥感研究中得到了广泛应用[8 -9 ,11 -15 ] .但是,由于SIF遥感反演对数据的光谱分辨率要求极高,现有能够满足SIF反演需求的卫星载荷均为大气探测载荷,由于技术条件的限制以及大气探测需求的特点,该类卫星数据空间分辨率都较为粗糙.针对这一问题,国内外学者开展了相关SIF产品的时空尺度扩展研究,生产和发布了一系列基于多源卫星数据和机器学习、光能利用率模型等方法的SIF时空尺度扩展产品,在一定程度上提升了SIF卫星遥感产品的应用潜力[16 -23 ] . ...
... The basic circumstances of 9 weather stations of Qilian Mountain area
Table 4 产品名称 原始SIF数据源 解释变量 数据下载地址 参考文献 CSIF OCO-2 MODIS 1-4波段反射率 https://DOI.org/10.6084/m9.figshare.6387494 [19 ] S I F ¯ O C O 2 _ 005 OCO-2 MODIS 1-7波段反射率 https://cornell.app.box.com/s/cavtg50y80udbdirg022gm5whugmth02 [20 ] GOSIF OCO-2 EVI,PAR,VPD、气温 http://globalecology.unh.edu/ [21 ] TanSat SIF空间扩展产品 TanSat MODIS 1-4波段反射率、NDVI、太阳天顶角、气温 https://zenodo.org/record/3884309 [23 ] RSIF GOME-2 MODIS 1-4波段反射率 https://gentinelab.eee.columbia.edu/content/datasets [18 ] 降尺度GOME2-SIF GOME-2 NDVI、EVI、 NIRv、ET、NDWI、LST https://DOI.org/10.2905/21935FFC-B797-4BEE-94DA-8FEC85B3F9E1 [16 -17 ] S I F ¯ 005 SCIAMACHY,GOME-2 MODIS 1-7波段反射率 https://cornell.box.com/s/gkp4moy4grvqsus1q5oz7u5lc30i7o41 [22 ]
4.1 OCO-2/TanSat SIF时空扩展产品 尽管OCO-2和TanSat卫星具有1~2 km级的空间分辨率,但其扫描幅宽仅10~20 km左右,且条带间空隙很大,短时间内难以实现全球连续覆盖,无法满足全球SIF应用需求.针对这一问题,诸多学者开展了相关研究,构建了OCO-2和TanSat的SIF时空扩展产品. ...
... Duveiller和Cescatti [16 ] 率先开展了SIF卫星遥感产品的空间尺度扩展研究,并生产了空间降尺度SIF产品(SIF* ).该研究提出了一种基于光能利用率概念的非线性模型.首先,利用重采样到0.5°分辨率的MODIS 归一化植被指数(NDVI)、蒸散(ET)和地表温度(LST)产品和0.5°分辨率的GOME-2 SIF产品,针对每个时间步长,在3×3像素窗口内独立训练得到SIF与NDVI、ET、LST之间的关系,然后利用训练得到的非线性模型和0.05°分辨率的MODIS NDVI、ET、LST产品,将GOME-2 SIF值降尺度到0.05°网格. ...
... Wen等[22 ] 分别利用2002~2012年1°分辨率的SCIAMACHY SIF产品和2007年至今0.5°分辨率的GOME-2 SIF产品以及MODIS 1-7波段方向归一化的地表反射率数据,参考Duveiller和Cescatti [16 ] 的方法,按空间和时间分层训练了神经网络,以体现不同生物群系、不同气候区、不同物候期SIF和反射率关系的差异.利用训练得到神经网络,分别生产了0.05°空间分辨率的SCIAMACHY和GOME-2月值SIF空间降尺度产品.在此基础上,利用累积分布函数(CDF)匹配方法,逐网格对SCIAMACHY和GOME-2的SIF空间降尺度产品进行匹配,消除二者之间的偏差,实现两种传感器SIF产品的融合,从而生产了2002年至今0.05°分辨率、长时序、月值SIF产品(S I F ¯ 005 ). ...
... 目前多数SIF空间扩展模型的解释变量主要是可见—近红外波段的反射率信息,少数用到了气象信息[16 -17 ,21 ,23 ] .反射率主要表征冠层的色素含量和结构信息,缺少对植物光合生理信息的表征;温度、湿度等气象参数与植被光能利用率等光合生理状态相关,是对反射率信息的有效补充.但是,SIF与光合作用过程的关联存在直接的物理机制,这种独特优势是反射率和气象数据难以体现的.因此,多数SIF空间扩展产品损失了原始SIF数据所包含的植物生理信息,不是真正意义的SIF产品. ...
A spatially downscaled Sun-Induced Fluorescence global product for enhanced monitoring of vegetation productivity
3
2020
... The basic circumstances of 9 weather stations of Qilian Mountain area
Table 4 产品名称 原始SIF数据源 解释变量 数据下载地址 参考文献 CSIF OCO-2 MODIS 1-4波段反射率 https://DOI.org/10.6084/m9.figshare.6387494 [19 ] S I F ¯ O C O 2 _ 005 OCO-2 MODIS 1-7波段反射率 https://cornell.app.box.com/s/cavtg50y80udbdirg022gm5whugmth02 [20 ] GOSIF OCO-2 EVI,PAR,VPD、气温 http://globalecology.unh.edu/ [21 ] TanSat SIF空间扩展产品 TanSat MODIS 1-4波段反射率、NDVI、太阳天顶角、气温 https://zenodo.org/record/3884309 [23 ] RSIF GOME-2 MODIS 1-4波段反射率 https://gentinelab.eee.columbia.edu/content/datasets [18 ] 降尺度GOME2-SIF GOME-2 NDVI、EVI、 NIRv、ET、NDWI、LST https://DOI.org/10.2905/21935FFC-B797-4BEE-94DA-8FEC85B3F9E1 [16 -17 ] S I F ¯ 005 SCIAMACHY,GOME-2 MODIS 1-7波段反射率 https://cornell.box.com/s/gkp4moy4grvqsus1q5oz7u5lc30i7o41 [22 ]
4.1 OCO-2/TanSat SIF时空扩展产品 尽管OCO-2和TanSat卫星具有1~2 km级的空间分辨率,但其扫描幅宽仅10~20 km左右,且条带间空隙很大,短时间内难以实现全球连续覆盖,无法满足全球SIF应用需求.针对这一问题,诸多学者开展了相关研究,构建了OCO-2和TanSat的SIF时空扩展产品. ...
... Duveiller等[17 ] 对上述方法进行了进一步的改进,对SIF解释变量的选取进行了优化.该研究将SIF的解释变量分为植被参数、水分参数和温度参数三类,其中植被参数变量选用了NDVI、EVI和NIRv[52 ] ,水分参数选取了ET和NDWI,温度参数选取了MODIS上午星和下午星的地表温度产品,通过权衡信息量和计算量,给出了优化的解释变量组合公式,提高了SIF降尺度产品的精度. ...
... 目前多数SIF空间扩展模型的解释变量主要是可见—近红外波段的反射率信息,少数用到了气象信息[16 -17 ,21 ,23 ] .反射率主要表征冠层的色素含量和结构信息,缺少对植物光合生理信息的表征;温度、湿度等气象参数与植被光能利用率等光合生理状态相关,是对反射率信息的有效补充.但是,SIF与光合作用过程的关联存在直接的物理机制,这种独特优势是反射率和气象数据难以体现的.因此,多数SIF空间扩展产品损失了原始SIF数据所包含的植物生理信息,不是真正意义的SIF产品. ...
Reconstructed Solar-Induced Fluorescence: A Machine Learning Vegetation Product Based on MODIS Surface Reflectance to Reproduce GOME-2 Solar-Induced Fluorescence
2
2018
... The basic circumstances of 9 weather stations of Qilian Mountain area
Table 4 产品名称 原始SIF数据源 解释变量 数据下载地址 参考文献 CSIF OCO-2 MODIS 1-4波段反射率 https://DOI.org/10.6084/m9.figshare.6387494 [19 ] S I F ¯ O C O 2 _ 005 OCO-2 MODIS 1-7波段反射率 https://cornell.app.box.com/s/cavtg50y80udbdirg022gm5whugmth02 [20 ] GOSIF OCO-2 EVI,PAR,VPD、气温 http://globalecology.unh.edu/ [21 ] TanSat SIF空间扩展产品 TanSat MODIS 1-4波段反射率、NDVI、太阳天顶角、气温 https://zenodo.org/record/3884309 [23 ] RSIF GOME-2 MODIS 1-4波段反射率 https://gentinelab.eee.columbia.edu/content/datasets [18 ] 降尺度GOME2-SIF GOME-2 NDVI、EVI、 NIRv、ET、NDWI、LST https://DOI.org/10.2905/21935FFC-B797-4BEE-94DA-8FEC85B3F9E1 [16 -17 ] S I F ¯ 005 SCIAMACHY,GOME-2 MODIS 1-7波段反射率 https://cornell.box.com/s/gkp4moy4grvqsus1q5oz7u5lc30i7o41 [22 ]
4.1 OCO-2/TanSat SIF时空扩展产品 尽管OCO-2和TanSat卫星具有1~2 km级的空间分辨率,但其扫描幅宽仅10~20 km左右,且条带间空隙很大,短时间内难以实现全球连续覆盖,无法满足全球SIF应用需求.针对这一问题,诸多学者开展了相关研究,构建了OCO-2和TanSat的SIF时空扩展产品. ...
... Gentine和Alemohammad[18 ] 以GOME-2 SIF产品为训练样本,利用机器学习方法,生产了基于MODIS地表反射率重建的SIF产品RSIF.该研究以Aqua-MODIS 4个波段(蓝、绿、红、近红外)的地表反射率(重采样到0.5°空间分辨率)为输入参数,利用0.5°空间分辨率、太阳角度归一化(假设卫星有效观测数据均为晴空条件下获取,太阳角度可以代表太阳辐照度信息)的GOME-2 SIF产品训练了前馈神经网络,从而实现基于MODIS反射率的归一化SIF估算.在此基础上,乘以入射光合有效辐射信息,即可得到重建的SIF产品. ...
A global spatially Contiguous Solar-Induced Fluorescence (CSIF) dataset using neural networks
3
2018
... The basic circumstances of 9 weather stations of Qilian Mountain area
Table 4 产品名称 原始SIF数据源 解释变量 数据下载地址 参考文献 CSIF OCO-2 MODIS 1-4波段反射率 https://DOI.org/10.6084/m9.figshare.6387494 [19 ] S I F ¯ O C O 2 _ 005 OCO-2 MODIS 1-7波段反射率 https://cornell.app.box.com/s/cavtg50y80udbdirg022gm5whugmth02 [20 ] GOSIF OCO-2 EVI,PAR,VPD、气温 http://globalecology.unh.edu/ [21 ] TanSat SIF空间扩展产品 TanSat MODIS 1-4波段反射率、NDVI、太阳天顶角、气温 https://zenodo.org/record/3884309 [23 ] RSIF GOME-2 MODIS 1-4波段反射率 https://gentinelab.eee.columbia.edu/content/datasets [18 ] 降尺度GOME2-SIF GOME-2 NDVI、EVI、 NIRv、ET、NDWI、LST https://DOI.org/10.2905/21935FFC-B797-4BEE-94DA-8FEC85B3F9E1 [16 -17 ] S I F ¯ 005 SCIAMACHY,GOME-2 MODIS 1-7波段反射率 https://cornell.box.com/s/gkp4moy4grvqsus1q5oz7u5lc30i7o41 [22 ]
4.1 OCO-2/TanSat SIF时空扩展产品 尽管OCO-2和TanSat卫星具有1~2 km级的空间分辨率,但其扫描幅宽仅10~20 km左右,且条带间空隙很大,短时间内难以实现全球连续覆盖,无法满足全球SIF应用需求.针对这一问题,诸多学者开展了相关研究,构建了OCO-2和TanSat的SIF时空扩展产品. ...
... Zhang等[19 ] 利用OCO-2 SIF产品和MODIS前4个波段(蓝、绿、红、近红外)反射率数据训练神经网络,生产了全球晴空和全天候两种条件下0.05°、4 d分辨率的SIF数据产品(CSIF).由于MODIS和OCO-2数据幅宽差异较大,为了消除反射率和SIF方向性特征的影响,该研究选用了MCD43C4方向归一化的地表反射率(Nadir Bidirectional reflectance distribution Adjusted Reflectance, NBAR)数据.由于SIF与入射辐射有关,是瞬间变化量,为满足应用需求,需要将其归一化为日值数据.对于晴空条件,太阳入射辐射与太阳天顶角具有良好的线性关系,因此,利用卫星过境时的太阳天顶角余弦值与日平均太阳天顶角余弦值的比值,将瞬时CSIF(CSIFclear-inst )归一化为晴空日值CSIF(CSIFclear-daily );对于全天候条件利用卫星过境时的光合有效辐射(PAR)与BESS模型(Breathing Earth System Simulator)模拟的日平均PAR比值,将瞬时CSIF归一化为全天候日值CSIF(CSIFall-daily ). ...
... 本研究与Zhang等[19 ] 研究的不同之处在于,本研究所使用的人工神经网络模型是通过对生物群系和时间进行分层训练得到的.SIF包含有关植被的生理和结构信息,而反射率则主要表征结构特性[51 ] .分生物群系进行训练可以捕获不同生物群系之间植被生理特征的差异;分时间进行训练可以捕获不同时间SIF与反射率关系的差异(例如SIF与反射率对胁迫响应的时间差异).因此,该模型可以更加准确地刻画SIF和反射率之间的动态关系,从而在一定程度上保留SIF扩展产品中的植物生理特性信息. ...
High‐resolution global contiguous SIF of OCO‐2
2
2019
... The basic circumstances of 9 weather stations of Qilian Mountain area
Table 4 产品名称 原始SIF数据源 解释变量 数据下载地址 参考文献 CSIF OCO-2 MODIS 1-4波段反射率 https://DOI.org/10.6084/m9.figshare.6387494 [19 ] S I F ¯ O C O 2 _ 005 OCO-2 MODIS 1-7波段反射率 https://cornell.app.box.com/s/cavtg50y80udbdirg022gm5whugmth02 [20 ] GOSIF OCO-2 EVI,PAR,VPD、气温 http://globalecology.unh.edu/ [21 ] TanSat SIF空间扩展产品 TanSat MODIS 1-4波段反射率、NDVI、太阳天顶角、气温 https://zenodo.org/record/3884309 [23 ] RSIF GOME-2 MODIS 1-4波段反射率 https://gentinelab.eee.columbia.edu/content/datasets [18 ] 降尺度GOME2-SIF GOME-2 NDVI、EVI、 NIRv、ET、NDWI、LST https://DOI.org/10.2905/21935FFC-B797-4BEE-94DA-8FEC85B3F9E1 [16 -17 ] S I F ¯ 005 SCIAMACHY,GOME-2 MODIS 1-7波段反射率 https://cornell.box.com/s/gkp4moy4grvqsus1q5oz7u5lc30i7o41 [22 ]
4.1 OCO-2/TanSat SIF时空扩展产品 尽管OCO-2和TanSat卫星具有1~2 km级的空间分辨率,但其扫描幅宽仅10~20 km左右,且条带间空隙很大,短时间内难以实现全球连续覆盖,无法满足全球SIF应用需求.针对这一问题,诸多学者开展了相关研究,构建了OCO-2和TanSat的SIF时空扩展产品. ...
... Yu等[20 ] 利用生理条件约束的机器学习方法,基于MODIS反射率数据,生产了0.05°、16 d分辨率的全球OCO-2 SIF扩展产品. ...
A Global, 0.05-Degree Product of Solar-Induced Chlorophyll Fluorescence derived from OCO-2, MODIS, and reanalysis data
3
2019
... The basic circumstances of 9 weather stations of Qilian Mountain area
Table 4 产品名称 原始SIF数据源 解释变量 数据下载地址 参考文献 CSIF OCO-2 MODIS 1-4波段反射率 https://DOI.org/10.6084/m9.figshare.6387494 [19 ] S I F ¯ O C O 2 _ 005 OCO-2 MODIS 1-7波段反射率 https://cornell.app.box.com/s/cavtg50y80udbdirg022gm5whugmth02 [20 ] GOSIF OCO-2 EVI,PAR,VPD、气温 http://globalecology.unh.edu/ [21 ] TanSat SIF空间扩展产品 TanSat MODIS 1-4波段反射率、NDVI、太阳天顶角、气温 https://zenodo.org/record/3884309 [23 ] RSIF GOME-2 MODIS 1-4波段反射率 https://gentinelab.eee.columbia.edu/content/datasets [18 ] 降尺度GOME2-SIF GOME-2 NDVI、EVI、 NIRv、ET、NDWI、LST https://DOI.org/10.2905/21935FFC-B797-4BEE-94DA-8FEC85B3F9E1 [16 -17 ] S I F ¯ 005 SCIAMACHY,GOME-2 MODIS 1-7波段反射率 https://cornell.box.com/s/gkp4moy4grvqsus1q5oz7u5lc30i7o41 [22 ]
4.1 OCO-2/TanSat SIF时空扩展产品 尽管OCO-2和TanSat卫星具有1~2 km级的空间分辨率,但其扫描幅宽仅10~20 km左右,且条带间空隙很大,短时间内难以实现全球连续覆盖,无法满足全球SIF应用需求.针对这一问题,诸多学者开展了相关研究,构建了OCO-2和TanSat的SIF时空扩展产品. ...
... Li和Xiao[21 ] 通过分析SIF的关键解释变量,利用OCO-2 SIF数据,MODIS数据和MERRA-2气象再分析数据,通过Cubist回归树方法,构建了SIF预测模型,生产了2000~2018年的全球0.05°、8 d分辨率的GOSIF产品. ...
... 目前多数SIF空间扩展模型的解释变量主要是可见—近红外波段的反射率信息,少数用到了气象信息[16 -17 ,21 ,23 ] .反射率主要表征冠层的色素含量和结构信息,缺少对植物光合生理信息的表征;温度、湿度等气象参数与植被光能利用率等光合生理状态相关,是对反射率信息的有效补充.但是,SIF与光合作用过程的关联存在直接的物理机制,这种独特优势是反射率和气象数据难以体现的.因此,多数SIF空间扩展产品损失了原始SIF数据所包含的植物生理信息,不是真正意义的SIF产品. ...
A framework for harmonizing multiple satellite instruments to generate a long-term global high Spatial-resolution Solar-Induced chlorophyll Fluorescence (SIF)
2
2020
... The basic circumstances of 9 weather stations of Qilian Mountain area
Table 4 产品名称 原始SIF数据源 解释变量 数据下载地址 参考文献 CSIF OCO-2 MODIS 1-4波段反射率 https://DOI.org/10.6084/m9.figshare.6387494 [19 ] S I F ¯ O C O 2 _ 005 OCO-2 MODIS 1-7波段反射率 https://cornell.app.box.com/s/cavtg50y80udbdirg022gm5whugmth02 [20 ] GOSIF OCO-2 EVI,PAR,VPD、气温 http://globalecology.unh.edu/ [21 ] TanSat SIF空间扩展产品 TanSat MODIS 1-4波段反射率、NDVI、太阳天顶角、气温 https://zenodo.org/record/3884309 [23 ] RSIF GOME-2 MODIS 1-4波段反射率 https://gentinelab.eee.columbia.edu/content/datasets [18 ] 降尺度GOME2-SIF GOME-2 NDVI、EVI、 NIRv、ET、NDWI、LST https://DOI.org/10.2905/21935FFC-B797-4BEE-94DA-8FEC85B3F9E1 [16 -17 ] S I F ¯ 005 SCIAMACHY,GOME-2 MODIS 1-7波段反射率 https://cornell.box.com/s/gkp4moy4grvqsus1q5oz7u5lc30i7o41 [22 ]
4.1 OCO-2/TanSat SIF时空扩展产品 尽管OCO-2和TanSat卫星具有1~2 km级的空间分辨率,但其扫描幅宽仅10~20 km左右,且条带间空隙很大,短时间内难以实现全球连续覆盖,无法满足全球SIF应用需求.针对这一问题,诸多学者开展了相关研究,构建了OCO-2和TanSat的SIF时空扩展产品. ...
... Wen等[22 ] 分别利用2002~2012年1°分辨率的SCIAMACHY SIF产品和2007年至今0.5°分辨率的GOME-2 SIF产品以及MODIS 1-7波段方向归一化的地表反射率数据,参考Duveiller和Cescatti [16 ] 的方法,按空间和时间分层训练了神经网络,以体现不同生物群系、不同气候区、不同物候期SIF和反射率关系的差异.利用训练得到神经网络,分别生产了0.05°空间分辨率的SCIAMACHY和GOME-2月值SIF空间降尺度产品.在此基础上,利用累积分布函数(CDF)匹配方法,逐网格对SCIAMACHY和GOME-2的SIF空间降尺度产品进行匹配,消除二者之间的偏差,实现两种传感器SIF产品的融合,从而生产了2002年至今0.05°分辨率、长时序、月值SIF产品(S I F ¯ 005 ). ...
Generation of a global spatially continuous TanSat Solar-Induced Chlorophyll Fluorescence product by considering the impact of the solar radiation intensity
4
2020
... 与植被的反射辐亮度信号相比,SIF信号十分微弱,仅有入射辐射的1%量级.为了将微弱的SIF信号分离出来,需要利用太阳或大气吸收波段,因此对传感器的光谱分辨率和信噪比要求极高[10 ] .目前尚无专门的SIF遥感卫星,但国内外若干大气成分探测卫星搭载的高光谱载荷具有SIF探测的潜力.基于该类卫星遥感数据,国内外学者开展了一系列研究,生产并发布了诸多全球SIF卫星遥感产品,并在植被生态遥感研究中得到了广泛应用[8 -9 ,11 -15 ] .但是,由于SIF遥感反演对数据的光谱分辨率要求极高,现有能够满足SIF反演需求的卫星载荷均为大气探测载荷,由于技术条件的限制以及大气探测需求的特点,该类卫星数据空间分辨率都较为粗糙.针对这一问题,国内外学者开展了相关SIF产品的时空尺度扩展研究,生产和发布了一系列基于多源卫星数据和机器学习、光能利用率模型等方法的SIF时空尺度扩展产品,在一定程度上提升了SIF卫星遥感产品的应用潜力[16 -23 ] . ...
... The basic circumstances of 9 weather stations of Qilian Mountain area
Table 4 产品名称 原始SIF数据源 解释变量 数据下载地址 参考文献 CSIF OCO-2 MODIS 1-4波段反射率 https://DOI.org/10.6084/m9.figshare.6387494 [19 ] S I F ¯ O C O 2 _ 005 OCO-2 MODIS 1-7波段反射率 https://cornell.app.box.com/s/cavtg50y80udbdirg022gm5whugmth02 [20 ] GOSIF OCO-2 EVI,PAR,VPD、气温 http://globalecology.unh.edu/ [21 ] TanSat SIF空间扩展产品 TanSat MODIS 1-4波段反射率、NDVI、太阳天顶角、气温 https://zenodo.org/record/3884309 [23 ] RSIF GOME-2 MODIS 1-4波段反射率 https://gentinelab.eee.columbia.edu/content/datasets [18 ] 降尺度GOME2-SIF GOME-2 NDVI、EVI、 NIRv、ET、NDWI、LST https://DOI.org/10.2905/21935FFC-B797-4BEE-94DA-8FEC85B3F9E1 [16 -17 ] S I F ¯ 005 SCIAMACHY,GOME-2 MODIS 1-7波段反射率 https://cornell.box.com/s/gkp4moy4grvqsus1q5oz7u5lc30i7o41 [22 ]
4.1 OCO-2/TanSat SIF时空扩展产品 尽管OCO-2和TanSat卫星具有1~2 km级的空间分辨率,但其扫描幅宽仅10~20 km左右,且条带间空隙很大,短时间内难以实现全球连续覆盖,无法满足全球SIF应用需求.针对这一问题,诸多学者开展了相关研究,构建了OCO-2和TanSat的SIF时空扩展产品. ...
... Ma等[23 ] 以TanSat SIF产品为训练样本,利用随机森林方法,生产了基于结构信息和生理信息重建的TanSat SIF空间扩展产品.该研究以MODIS 4个波段(蓝、绿、红、近红外)方向性归一化的地表反射率、归一化植被指数(NDVI)、太阳天顶角的余弦、GLDAS气温数据为输入参数,利用太阳角度归一化(假设卫星有效观测数据均为晴空条件下获取,太阳角度可以代表太阳辐照度信息)的TanSat SIF产品训练了前馈神经网络,生产了2017~2019年8月的全球连续的TanSat 0.05°SIF产品.分析结果表明,该产品与TROPOMI SIF产品具有较好的一致性. ...
... 目前多数SIF空间扩展模型的解释变量主要是可见—近红外波段的反射率信息,少数用到了气象信息[16 -17 ,21 ,23 ] .反射率主要表征冠层的色素含量和结构信息,缺少对植物光合生理信息的表征;温度、湿度等气象参数与植被光能利用率等光合生理状态相关,是对反射率信息的有效补充.但是,SIF与光合作用过程的关联存在直接的物理机制,这种独特优势是反射率和气象数据难以体现的.因此,多数SIF空间扩展产品损失了原始SIF数据所包含的植物生理信息,不是真正意义的SIF产品. ...
The fraunhofer line discriminator Mk II – an airborne instrument for precise and standardized ecological luminescence measurement
1
1975
... 在到达地表的太阳辐射光谱中,存在许多由于太阳或地球大气吸收带来的“暗线”.由太阳大气对特定波长辐射的吸收产生的暗线称为“夫琅禾费暗线”,吸收宽度通常在0.1 nm以下;而地球大气(氧气、水汽等)的吸收波段一般相对较宽,约为1~10 nm量级,常用于荧光反演的地球大气吸收波段主要包括687 nm附近的O2 -B波段和760 nm附近的O2 -A波段.由于叶绿素荧光是植物主动发射的辐射信号,会将冠层上行辐亮度光谱中太阳夫琅禾费暗线或地球大气吸收波段的吸收“井”产生一定的填充作用(图1 ),通过比较太阳入射光谱和植被反射光谱中某个吸收波段吸收深度的差异,即可实现对叶绿素荧光强度的估算.这一原理被称为“夫琅禾费暗线填充原理”,是目前主流叶绿素荧光遥感反演算法的基本原理[24 ] .值得注意的是,只有太阳大气吸收产生的暗线才称为“夫琅禾费暗线”,但在叶绿素荧光遥感反演研究中所说的“夫琅禾费暗线填充原理”一般也包含利用地球大气吸收波段进行荧光反演的方法. ...
Estimation of solar-induced vegetation fluorescence from space measurements
1
2007
... 全物理方法的SIF卫星遥感反演基于大气辐射传输方程,可分为传统的物理模型算法和简化的物理模型算法.传统的物理模型算法主要基于大气吸收线位置(如O2 -A和O2 -B吸收线),利用现有的大气辐射传输模型和辅助的气象资料构建大气参数查找表,定量化模拟大气辐射传输参数,将大气层顶传感器接收到的辐亮度信号转化为植被冠层接收到的辐亮度信号,从而将卫星平台的SIF反演转化为地表植被冠层的SIF反演问题,最后利用地面平台常用的SIF反演方法进行SIF的解算工作,如FLD系列算法[25 -26 ] 、SFM算法[27 ] 等.SFM算法被选为ESA的FLEX卫星计划的标准SIF反演算法[28 ] .相对于FLD类算法,SFM算法对噪声的敏感性更低,但对大气辐射传输过程的要求较高,因此需要更加严密的大气校正过程. ...
Developments for vegetation fluorescence retrieval from spaceborne high-resolution spectrometry in the O2-A and O2-B absorption bands
1
2010
... 全物理方法的SIF卫星遥感反演基于大气辐射传输方程,可分为传统的物理模型算法和简化的物理模型算法.传统的物理模型算法主要基于大气吸收线位置(如O2 -A和O2 -B吸收线),利用现有的大气辐射传输模型和辅助的气象资料构建大气参数查找表,定量化模拟大气辐射传输参数,将大气层顶传感器接收到的辐亮度信号转化为植被冠层接收到的辐亮度信号,从而将卫星平台的SIF反演转化为地表植被冠层的SIF反演问题,最后利用地面平台常用的SIF反演方法进行SIF的解算工作,如FLD系列算法[25 -26 ] 、SFM算法[27 ] 等.SFM算法被选为ESA的FLEX卫星计划的标准SIF反演算法[28 ] .相对于FLD类算法,SFM算法对噪声的敏感性更低,但对大气辐射传输过程的要求较高,因此需要更加严密的大气校正过程. ...
Continuous and long-term measurements of reflectance and sun-induced chlorophyll fluorescence by using novel automated field spectroscopy systems
1
2015
... 全物理方法的SIF卫星遥感反演基于大气辐射传输方程,可分为传统的物理模型算法和简化的物理模型算法.传统的物理模型算法主要基于大气吸收线位置(如O2 -A和O2 -B吸收线),利用现有的大气辐射传输模型和辅助的气象资料构建大气参数查找表,定量化模拟大气辐射传输参数,将大气层顶传感器接收到的辐亮度信号转化为植被冠层接收到的辐亮度信号,从而将卫星平台的SIF反演转化为地表植被冠层的SIF反演问题,最后利用地面平台常用的SIF反演方法进行SIF的解算工作,如FLD系列算法[25 -26 ] 、SFM算法[27 ] 等.SFM算法被选为ESA的FLEX卫星计划的标准SIF反演算法[28 ] .相对于FLD类算法,SFM算法对噪声的敏感性更低,但对大气辐射传输过程的要求较高,因此需要更加严密的大气校正过程. ...
Vegetation canopy fluorescence and reflectance retrieval by model inversion using optimization
1
2014
... 全物理方法的SIF卫星遥感反演基于大气辐射传输方程,可分为传统的物理模型算法和简化的物理模型算法.传统的物理模型算法主要基于大气吸收线位置(如O2 -A和O2 -B吸收线),利用现有的大气辐射传输模型和辅助的气象资料构建大气参数查找表,定量化模拟大气辐射传输参数,将大气层顶传感器接收到的辐亮度信号转化为植被冠层接收到的辐亮度信号,从而将卫星平台的SIF反演转化为地表植被冠层的SIF反演问题,最后利用地面平台常用的SIF反演方法进行SIF的解算工作,如FLD系列算法[25 -26 ] 、SFM算法[27 ] 等.SFM算法被选为ESA的FLEX卫星计划的标准SIF反演算法[28 ] .相对于FLD类算法,SFM算法对噪声的敏感性更低,但对大气辐射传输过程的要求较高,因此需要更加严密的大气校正过程. ...
Disentangling chlorophyll fluorescence from atmospheric scattering effects in O2A-band spectra of reflected sun-light
2
2011
... 简化的物理模型算法对于卫星遥感数据的光谱分辨率要求极高,通常需要小于0.1 nm,利用不受地球大气吸收影响的一条或几条太阳夫琅禾费暗线的拟合窗口,在拟合窗口范围内忽略大气吸收的影响,并将大气散射和地表反射视为连续且平滑的光谱贡献,利用多项式函数将其表征为波长的函数,最后直接采用最小二乘算法解算SIF信号[11 ,29 ] .该类算法的优势在于无需考虑大气吸收的影响,计算简单;但需要同步的太阳辐射光谱且只适用于超高光谱分辨率的卫星遥感数据,同时对于噪声比较敏感,反演结果具有很大的不确定性[30 ] . ...
... GOSAT搭载的近红外傅立叶光谱仪(TANSO-FTS)在755~775 nm区域,信噪比SNR设置为300,具有很高的光谱分辨率(约0.025 nm),利用757 nm和770 nm这两个窄光谱窗口区的太阳夫琅禾费暗线可以提取荧光信号.但是GOSAT实施点观测,不能提供空间连续的地表覆盖数据,空间分辨率10.5 km.Joiner等[11 ] 利用GOSAT数据770 nm附近KI吸收线生产了首幅全球SIF遥感产品;Frankenberg等[29 ] 和Guanter等[31 ] 也分别独立地利用光谱拟合以及奇异值分解的方法反演得到太阳夫琅禾费暗线757 nm和770 nm处的全球GOSAT荧光产品. ...
太阳诱导叶绿素荧光的卫星遥感反演方法
1
2018
... 简化的物理模型算法对于卫星遥感数据的光谱分辨率要求极高,通常需要小于0.1 nm,利用不受地球大气吸收影响的一条或几条太阳夫琅禾费暗线的拟合窗口,在拟合窗口范围内忽略大气吸收的影响,并将大气散射和地表反射视为连续且平滑的光谱贡献,利用多项式函数将其表征为波长的函数,最后直接采用最小二乘算法解算SIF信号[11 ,29 ] .该类算法的优势在于无需考虑大气吸收的影响,计算简单;但需要同步的太阳辐射光谱且只适用于超高光谱分辨率的卫星遥感数据,同时对于噪声比较敏感,反演结果具有很大的不确定性[30 ] . ...
太阳诱导叶绿素荧光的卫星遥感反演方法
1
2018
... 简化的物理模型算法对于卫星遥感数据的光谱分辨率要求极高,通常需要小于0.1 nm,利用不受地球大气吸收影响的一条或几条太阳夫琅禾费暗线的拟合窗口,在拟合窗口范围内忽略大气吸收的影响,并将大气散射和地表反射视为连续且平滑的光谱贡献,利用多项式函数将其表征为波长的函数,最后直接采用最小二乘算法解算SIF信号[11 ,29 ] .该类算法的优势在于无需考虑大气吸收的影响,计算简单;但需要同步的太阳辐射光谱且只适用于超高光谱分辨率的卫星遥感数据,同时对于噪声比较敏感,反演结果具有很大的不确定性[30 ] . ...
Retrieval and global assessment of terrestrial chlorophyll fluorescence from GOSAT space measurements
3
2012
... 数据驱动的SIF卫星反演算法的优势在于可以避开严密的大气辐射传输建模的过程,由光谱数据本身的特性出发,利用简单的数学统计方法表征光谱的结构信息.根据卫星观测数据光谱分辨率的不同,数据驱动算法的SIF反演所采用的反演拟合窗口和方法有所不同,反演过程中的参数设置也需要根据选取的拟合窗口大小而改变.针对具有超光谱分辨率(FWHM~0.01 nm数量级)的卫星遥感数据而言,如GOSAT、OCO-2、OCO-3和TanSat卫星等,可以利用包含一条或几条太阳夫琅禾费暗线的反演拟合窗口(常用的SIF反演波段为Fe和KI太阳夫琅禾费暗线)进行SIF的反演[31 ,34 ] .针对这类卫星遥感数据,由于选取的拟合窗口较窄,通常只有几纳米且只包含不受地球大气吸收影响的太阳夫琅禾费暗线,如图2 (a)所示.在选定的较窄的拟合窗口范围内,假定地表反射的贡献为平滑光谱,且忽略大气吸收对SIF的影响,基于非荧光地表相似的光谱结构特征将大气辐射传输特征表示为基向量的线性组合,则可得到简化后的前向模型: ...
... 针对光谱分辨率在0.1 nm数量级的传感器来说,如GOME、GOME-2、SCIAMACHY和TROPOMI等,只能探测到有限的太阳夫琅禾费暗线,且吸收线的深度较浅,较窄的拟合窗口无法精确地将SIF信号与地表反射信号分离,需要增大拟合窗口的宽度.针对这类卫星遥感数据,如图2 (b)所示,处于红边位置的窗口波段包含多条太阳弗朗禾费暗线和地球大气和水汽吸收线(常用的SIF反演波段为740 nm附近的峰值波段),成为了这类卫星传感器首选的反演拟合窗口[13 -15 ,32 ,35 ] .在拟合窗口范围内,将传感器接收到的辐亮度信号表征为光谱平滑项(植被叶绿素荧光和地表反射的贡献)和光谱非平滑项(大气吸收的的贡献)的组合[31 ] ,其中,利用波长的低阶多项式函数表示平滑的低频变化信息;利用数学统计方法得到的基向量重构高频变化的光谱形状信息 [13 ,32 ] .同时,假定在一定的拟合窗口范围内,SIF光谱形状服从高斯分布,并利用上行透过率与双向透过率的角度相关性,得到估算的双向透过率,则可以得到线性化的前向模型: ...
... GOSAT搭载的近红外傅立叶光谱仪(TANSO-FTS)在755~775 nm区域,信噪比SNR设置为300,具有很高的光谱分辨率(约0.025 nm),利用757 nm和770 nm这两个窄光谱窗口区的太阳夫琅禾费暗线可以提取荧光信号.但是GOSAT实施点观测,不能提供空间连续的地表覆盖数据,空间分辨率10.5 km.Joiner等[11 ] 利用GOSAT数据770 nm附近KI吸收线生产了首幅全球SIF遥感产品;Frankenberg等[29 ] 和Guanter等[31 ] 也分别独立地利用光谱拟合以及奇异值分解的方法反演得到太阳夫琅禾费暗线757 nm和770 nm处的全球GOSAT荧光产品. ...
Global monitoring of terrestrial chlorophyll fluorescence from moderate spectral resolution near-infrared satellite measurements: methodology, simulations, and application to GOME-2
6
2013
... 针对光谱分辨率在0.1 nm数量级的传感器来说,如GOME、GOME-2、SCIAMACHY和TROPOMI等,只能探测到有限的太阳夫琅禾费暗线,且吸收线的深度较浅,较窄的拟合窗口无法精确地将SIF信号与地表反射信号分离,需要增大拟合窗口的宽度.针对这类卫星遥感数据,如图2 (b)所示,处于红边位置的窗口波段包含多条太阳弗朗禾费暗线和地球大气和水汽吸收线(常用的SIF反演波段为740 nm附近的峰值波段),成为了这类卫星传感器首选的反演拟合窗口[13 -15 ,32 ,35 ] .在拟合窗口范围内,将传感器接收到的辐亮度信号表征为光谱平滑项(植被叶绿素荧光和地表反射的贡献)和光谱非平滑项(大气吸收的的贡献)的组合[31 ] ,其中,利用波长的低阶多项式函数表示平滑的低频变化信息;利用数学统计方法得到的基向量重构高频变化的光谱形状信息 [13 ,32 ] .同时,假定在一定的拟合窗口范围内,SIF光谱形状服从高斯分布,并利用上行透过率与双向透过率的角度相关性,得到估算的双向透过率,则可以得到线性化的前向模型: ...
... ,32 ].同时,假定在一定的拟合窗口范围内,SIF光谱形状服从高斯分布,并利用上行透过率与双向透过率的角度相关性,得到估算的双向透过率,则可以得到线性化的前向模型: ...
... 740 nm
https://avdc.gsfc.nasa.gov/pub/data/satellite/MetOp/GOME_F/ [13 ,32 ,40 ] NASA SCIAMACHY_F 2003~2012 ...
... 712~747 nm
734 nm https://avdc.gsfc.nasa.gov/pub/data/satellite/Envisat/SCIAMACHY_F/ [13 ,32 ,40 ] GFZ GOME-2 2007.1~2016.1 ...
... 搭载在欧洲ERS-2卫星的全球臭氧监测传感器(GOME)具有4个探测通道,光谱范围在240~790 nm,其中第四通道可以覆盖红到近红外波段(650~790 nm),光谱分辨率为0.33 nm,能够满足SIF反演的需求.与GOSAT不同,GOME可实现全球连续覆盖,但空间分辨率较低(40 km×320 km).搭载在MetOp-A/B卫星的第二代GOME传感器(GOME-2)与GOME光谱特性相似,光谱分辨率约为0.5 nm,40 km×80 km,从2013年7月起MetOp-A的空间分辨率升为40 km×40 km.GOME/GOME-2数据覆盖了1995年至今的时间段,是目前可用于SIF反演时序积累最长的卫星数据源.Joiner等[13 ,32 ,40 ] 利用GOME/GOME-2数据生产了1995年以来的全球近红外波段SIF产品,是目前时间序列最长的SIF遥感产品,但Parazoo等[36 ] 也指出,由于两代传感器的差异以及传感器随时间的衰减,该SIF产品不能直接用于时序分析.Köhler等[14 ] 也生产了基于GOME-2数据的近红外波段SIF产品.此外,Wolanin等[43 ] 、Joiner等[13 ] 还利用GOME-2数据生产了红光波段全球SIF产品,但产品目前未公开共享. ...
... ENVISAT/SCIAMACHY的载荷设置与GOME-2相似,光谱范围在650~790 nm,光谱分辨率为0.48 nm,空间分辨率更低(30 km×240 km),但是具有较高的信噪比SNR(2 800).但由于ENVISAT卫星于2012年失联,SCIAMACHY数据也随之终止.Joiner等[13 ,32 ,40 ] 、Köhler等[14 ] 、Wolanin等[45 ] 均利用SCIAMACHY数据生产了近红外和(或)红光波段的SIF产品.此外,由于SCIAMACHY具有较高的信噪比,Joiner等[12 ] 还成功反演了866 nm附近Ca II吸收线处的SIF弱信号. ...
太阳诱导叶绿素荧光的卫星遥感反演方法研究进展
0
2019
太阳诱导叶绿素荧光的卫星遥感反演方法研究进展
0
2019
Retrieval of global terrestrial solar-induced chlorophyll fluorescence from TanSat satellite
4
2018
... 数据驱动的SIF卫星反演算法的优势在于可以避开严密的大气辐射传输建模的过程,由光谱数据本身的特性出发,利用简单的数学统计方法表征光谱的结构信息.根据卫星观测数据光谱分辨率的不同,数据驱动算法的SIF反演所采用的反演拟合窗口和方法有所不同,反演过程中的参数设置也需要根据选取的拟合窗口大小而改变.针对具有超光谱分辨率(FWHM~0.01 nm数量级)的卫星遥感数据而言,如GOSAT、OCO-2、OCO-3和TanSat卫星等,可以利用包含一条或几条太阳夫琅禾费暗线的反演拟合窗口(常用的SIF反演波段为Fe和KI太阳夫琅禾费暗线)进行SIF的反演[31 ,34 ] .针对这类卫星遥感数据,由于选取的拟合窗口较窄,通常只有几纳米且只包含不受地球大气吸收影响的太阳夫琅禾费暗线,如图2 (a)所示.在选定的较窄的拟合窗口范围内,假定地表反射的贡献为平滑光谱,且忽略大气吸收对SIF的影响,基于非荧光地表相似的光谱结构特征将大气辐射传输特征表示为基向量的线性组合,则可得到简化后的前向模型: ...
... 40×40
2 000 2007.1/2012.9/2018.11 [38 ] GOSAT./GOSAT2 TANSO-FTS 0.025 755~775 离散点 13:00 10.5/9.7 300 2009.1/2018.10 [39 ] OCO-2/ OCO-3 0.042 757~775 窄条带 13:30 1.3×2.25 500 2014.7/2019.5 [8 ] TanSat 0.044 758~778 窄条带 13:30 2 360 2016.12 [34 ] Sentinel-5P TROPOMI 0.38 675~775 连续 13:30 3.5×7 2 660 2017.10 [15 ] 现有SIF卫星遥感数据源覆盖的时间范围如图3 所示.可以看出,现有具备SIF探测能力的卫星数据源覆盖了1995年至今的时间范围.近十年来,具备SIF探测能力的卫星传感器数量增长迅速,为SIF卫星遥感与应用提供了丰富的数据源,极大地促进了SIF遥感研究的发展.但是,由于不同传感器空间分辨率、光谱特性等方面的差异,多源SIF卫星遥感产品的协同应用、长时序应用等还存在诸多困难. ...
... 769.5~770.3 nm
757 nm、 771 nm http://www.geodata.cn/data/datadetails.html?dataguid=3695497&docId=4248 [34 ] Caltech TROPOMI 2018至今 ...
... 我国于2016年12月22日发射了首颗二氧化碳观测科学实验卫星“TanSat卫星”(TanSat),使得中国成为继日本GOSAT、美国OCO-2卫星之后全球第3个可提供温室气体卫星遥感数据的国家.TanSat与OCO-2卫星指标设计类似,也具备SIF探测潜力.Du等[34 ] 利用数据驱动算法,生产了758 nm和771 nm处的全球SIF产品,这也是首个基于国产卫星数据的全球陆表遥感产品. ...
Potential of the TROPOspheric Monitoring Instrument (TROPOMI) onboard the Sentinel-5 Precursor for the monitoring of terrestrial chlorophyll fluorescence
1
2015
... 针对光谱分辨率在0.1 nm数量级的传感器来说,如GOME、GOME-2、SCIAMACHY和TROPOMI等,只能探测到有限的太阳夫琅禾费暗线,且吸收线的深度较浅,较窄的拟合窗口无法精确地将SIF信号与地表反射信号分离,需要增大拟合窗口的宽度.针对这类卫星遥感数据,如图2 (b)所示,处于红边位置的窗口波段包含多条太阳弗朗禾费暗线和地球大气和水汽吸收线(常用的SIF反演波段为740 nm附近的峰值波段),成为了这类卫星传感器首选的反演拟合窗口[13 -15 ,32 ,35 ] .在拟合窗口范围内,将传感器接收到的辐亮度信号表征为光谱平滑项(植被叶绿素荧光和地表反射的贡献)和光谱非平滑项(大气吸收的的贡献)的组合[31 ] ,其中,利用波长的低阶多项式函数表示平滑的低频变化信息;利用数学统计方法得到的基向量重构高频变化的光谱形状信息 [13 ,32 ] .同时,假定在一定的拟合窗口范围内,SIF光谱形状服从高斯分布,并利用上行透过率与双向透过率的角度相关性,得到估算的双向透过率,则可以得到线性化的前向模型: ...
Towards a Harmonized Long‐Term Spaceborne Record of Far‐Red Solar‐Induced Fluorescence
2
2019
... /nm
空间采样方式 过赤道时间 空间分辨率 /km 信噪比 发射时间 参考文献 ERS-2 GOME 0.33 595~793 连续 10:30 40×320 1995.4 [36 ] ENVISAT SCIAMACHY 0.48 650~790 连续 10:00 30×240 2 800 2002.3 [37 ] MetOp-A/B/C GOME-2 0.5 650~790 连续 9:30 40×80 ...
... 搭载在欧洲ERS-2卫星的全球臭氧监测传感器(GOME)具有4个探测通道,光谱范围在240~790 nm,其中第四通道可以覆盖红到近红外波段(650~790 nm),光谱分辨率为0.33 nm,能够满足SIF反演的需求.与GOSAT不同,GOME可实现全球连续覆盖,但空间分辨率较低(40 km×320 km).搭载在MetOp-A/B卫星的第二代GOME传感器(GOME-2)与GOME光谱特性相似,光谱分辨率约为0.5 nm,40 km×80 km,从2013年7月起MetOp-A的空间分辨率升为40 km×40 km.GOME/GOME-2数据覆盖了1995年至今的时间段,是目前可用于SIF反演时序积累最长的卫星数据源.Joiner等[13 ,32 ,40 ] 利用GOME/GOME-2数据生产了1995年以来的全球近红外波段SIF产品,是目前时间序列最长的SIF遥感产品,但Parazoo等[36 ] 也指出,由于两代传感器的差异以及传感器随时间的衰减,该SIF产品不能直接用于时序分析.Köhler等[14 ] 也生产了基于GOME-2数据的近红外波段SIF产品.此外,Wolanin等[43 ] 、Joiner等[13 ] 还利用GOME-2数据生产了红光波段全球SIF产品,但产品目前未公开共享. ...
SCIAMACHY Level 1 data: calibration concept and in-flight calibration
1
2006
... /nm
空间采样方式 过赤道时间 空间分辨率 /km 信噪比 发射时间 参考文献 ERS-2 GOME 0.33 595~793 连续 10:30 40×320 1995.4 [36 ] ENVISAT SCIAMACHY 0.48 650~790 连续 10:00 30×240 2 800 2002.3 [37 ] MetOp-A/B/C GOME-2 0.5 650~790 连续 9:30 40×80 ...
GOME-2-Metop's second-generation sensor for operational ozone monitoring
1
2000
2 000 2007.1/2012.9/2018.11 [38 ] GOSAT./GOSAT2 TANSO-FTS 0.025 755~775 离散点 13:00 10.5/9.7 300 2009.1/2018.10 [39 ] OCO-2/ OCO-3 0.042 757~775 窄条带 13:30 1.3×2.25 500 2014.7/2019.5 [8 ] TanSat 0.044 758~778 窄条带 13:30 2 360 2016.12 [34 ] Sentinel-5P TROPOMI 0.38 675~775 连续 13:30 3.5×7 2 660 2017.10 [15 ] 现有SIF卫星遥感数据源覆盖的时间范围如图3 所示.可以看出,现有具备SIF探测能力的卫星数据源覆盖了1995年至今的时间范围.近十年来,具备SIF探测能力的卫星传感器数量增长迅速,为SIF卫星遥感与应用提供了丰富的数据源,极大地促进了SIF遥感研究的发展.但是,由于不同传感器空间分辨率、光谱特性等方面的差异,多源SIF卫星遥感产品的协同应用、长时序应用等还存在诸多困难. ...
Thermal and near infrared sensor for carbon observation Fourier-transform spectrometer on the Greenhouse Gases Observing Satellite for greenhouse gases monitoring
1
2009
... 40×40
2 000 2007.1/2012.9/2018.11 [38 ] GOSAT./GOSAT2 TANSO-FTS 0.025 755~775 离散点 13:00 10.5/9.7 300 2009.1/2018.10 [39 ] OCO-2/ OCO-3 0.042 757~775 窄条带 13:30 1.3×2.25 500 2014.7/2019.5 [8 ] TanSat 0.044 758~778 窄条带 13:30 2 360 2016.12 [34 ] Sentinel-5P TROPOMI 0.38 675~775 连续 13:30 3.5×7 2 660 2017.10 [15 ] 现有SIF卫星遥感数据源覆盖的时间范围如图3 所示.可以看出,现有具备SIF探测能力的卫星数据源覆盖了1995年至今的时间范围.近十年来,具备SIF探测能力的卫星传感器数量增长迅速,为SIF卫星遥感与应用提供了丰富的数据源,极大地促进了SIF遥感研究的发展.但是,由于不同传感器空间分辨率、光谱特性等方面的差异,多源SIF卫星遥感产品的协同应用、长时序应用等还存在诸多困难. ...
The seasonal cycle of satellite chlorophyll fluorescence observations and its relationship to vegetation phenology and ecosystem atmosphere carbon exchange
4
2014
... 740 nm
https://avdc.gsfc.nasa.gov/pub/data/satellite/MetOp/GOME_F/ [13 ,32 ,40 ] NASA SCIAMACHY_F 2003~2012 ...
... 712~747 nm
734 nm https://avdc.gsfc.nasa.gov/pub/data/satellite/Envisat/SCIAMACHY_F/ [13 ,32 ,40 ] GFZ GOME-2 2007.1~2016.1 ...
... 搭载在欧洲ERS-2卫星的全球臭氧监测传感器(GOME)具有4个探测通道,光谱范围在240~790 nm,其中第四通道可以覆盖红到近红外波段(650~790 nm),光谱分辨率为0.33 nm,能够满足SIF反演的需求.与GOSAT不同,GOME可实现全球连续覆盖,但空间分辨率较低(40 km×320 km).搭载在MetOp-A/B卫星的第二代GOME传感器(GOME-2)与GOME光谱特性相似,光谱分辨率约为0.5 nm,40 km×80 km,从2013年7月起MetOp-A的空间分辨率升为40 km×40 km.GOME/GOME-2数据覆盖了1995年至今的时间段,是目前可用于SIF反演时序积累最长的卫星数据源.Joiner等[13 ,32 ,40 ] 利用GOME/GOME-2数据生产了1995年以来的全球近红外波段SIF产品,是目前时间序列最长的SIF遥感产品,但Parazoo等[36 ] 也指出,由于两代传感器的差异以及传感器随时间的衰减,该SIF产品不能直接用于时序分析.Köhler等[14 ] 也生产了基于GOME-2数据的近红外波段SIF产品.此外,Wolanin等[43 ] 、Joiner等[13 ] 还利用GOME-2数据生产了红光波段全球SIF产品,但产品目前未公开共享. ...
... ENVISAT/SCIAMACHY的载荷设置与GOME-2相似,光谱范围在650~790 nm,光谱分辨率为0.48 nm,空间分辨率更低(30 km×240 km),但是具有较高的信噪比SNR(2 800).但由于ENVISAT卫星于2012年失联,SCIAMACHY数据也随之终止.Joiner等[13 ,32 ,40 ] 、Köhler等[14 ] 、Wolanin等[45 ] 均利用SCIAMACHY数据生产了近红外和(或)红光波段的SIF产品.此外,由于SCIAMACHY具有较高的信噪比,Joiner等[12 ] 还成功反演了866 nm附近Ca II吸收线处的SIF弱信号. ...
Spaceborne Sun-Induced Vegetation Fluorescence Time Series from 2007 to 2015 Evaluated with Australian Flux Tower Measurements
1
2016
737 nm http://www.temis.nl/surface/sif.html [41 ] OCO-2 2014.9至今 ...
The OCO-3 mission: measurement objectives and expected performance based on 1 year of simulated data
1
2019
757 nm、 771 nm https://disc.gsfc.nasa.gov/datasets/OCO3_L2_Lite_FP_EarlyR/summary [42 ] TanSat 2017.3至今 ...
Global Retrievals of Solar-Induced Chlorophyll Fluorescence at Red Wavelengths With TROPOMI
3
2020
ftp://fluo.gps.caltech.edu/data/tropomi/ [15 ,43 ] TROPOSIF 2018至今 ...
... 搭载在欧洲ERS-2卫星的全球臭氧监测传感器(GOME)具有4个探测通道,光谱范围在240~790 nm,其中第四通道可以覆盖红到近红外波段(650~790 nm),光谱分辨率为0.33 nm,能够满足SIF反演的需求.与GOSAT不同,GOME可实现全球连续覆盖,但空间分辨率较低(40 km×320 km).搭载在MetOp-A/B卫星的第二代GOME传感器(GOME-2)与GOME光谱特性相似,光谱分辨率约为0.5 nm,40 km×80 km,从2013年7月起MetOp-A的空间分辨率升为40 km×40 km.GOME/GOME-2数据覆盖了1995年至今的时间段,是目前可用于SIF反演时序积累最长的卫星数据源.Joiner等[13 ,32 ,40 ] 利用GOME/GOME-2数据生产了1995年以来的全球近红外波段SIF产品,是目前时间序列最长的SIF遥感产品,但Parazoo等[36 ] 也指出,由于两代传感器的差异以及传感器随时间的衰减,该SIF产品不能直接用于时序分析.Köhler等[14 ] 也生产了基于GOME-2数据的近红外波段SIF产品.此外,Wolanin等[43 ] 、Joiner等[13 ] 还利用GOME-2数据生产了红光波段全球SIF产品,但产品目前未公开共享. ...
... 哨兵5号先导卫星(Sentinel-5P)是欧盟“哥白尼对地观测计划”的一颗大气监测卫星,TROPOMI是搭载在Sentinel-5P上的唯一传感器,空间分辨率为3.5 km×7 km,每天可覆盖全球一次;在675~775 nm的波谱范围内,光谱分辨率为0.38 nm.Köhler等[15 ,43 ] 利用数据驱动算法生产了TROPOMI数据近红外波段和红光波段全球SIF产品,尽管时序积累较短,但是目前时空分辨率综合指标最优的全球SIF遥感产品. ...
The TROPOSIF global sun-induced fluorescence dataset from the Sentinel-5P TROPOMI mission
1
2021
740 nm https://s5p-troposif.noveltis.fr/data-access/ [44 ] GOSAT搭载的近红外傅立叶光谱仪(TANSO-FTS)在755~775 nm区域,信噪比SNR设置为300,具有很高的光谱分辨率(约0.025 nm),利用757 nm和770 nm这两个窄光谱窗口区的太阳夫琅禾费暗线可以提取荧光信号.但是GOSAT实施点观测,不能提供空间连续的地表覆盖数据,空间分辨率10.5 km.Joiner等[11 ] 利用GOSAT数据770 nm附近KI吸收线生产了首幅全球SIF遥感产品;Frankenberg等[29 ] 和Guanter等[31 ] 也分别独立地利用光谱拟合以及奇异值分解的方法反演得到太阳夫琅禾费暗线757 nm和770 nm处的全球GOSAT荧光产品. ...
Global retrieval of marine and terrestrial chlorophyll fluorescence at its red peak using hyperspectral top of atmosphere radiance measurements: Feasibility study and first results
1
2015
... ENVISAT/SCIAMACHY的载荷设置与GOME-2相似,光谱范围在650~790 nm,光谱分辨率为0.48 nm,空间分辨率更低(30 km×240 km),但是具有较高的信噪比SNR(2 800).但由于ENVISAT卫星于2012年失联,SCIAMACHY数据也随之终止.Joiner等[13 ,32 ,40 ] 、Köhler等[14 ] 、Wolanin等[45 ] 均利用SCIAMACHY数据生产了近红外和(或)红光波段的SIF产品.此外,由于SCIAMACHY具有较高的信噪比,Joiner等[12 ] 还成功反演了866 nm附近Ca II吸收线处的SIF弱信号. ...
FLORIS: The Fluorescence Imaging Spectrometer of the Earth Explorer Mission Candidate FLEX
2
2014
... 目前,虽然还没有专门为SIF观测设计的卫星载荷在轨运行,但未来几年也即将发射专门用于SIF探测设计的卫星传感器,如表3 所示.欧空局的FLEX计划是全球首个专门为SIF卫星观测设计的地球观测计划.2015年9月,经过长达12年的预研和评选,FLEX在32个竞争性项目中胜出,正式入选欧空局地球观测计划Earth Explorer 8任务.FLEX搭载的FLORIS(FLuOrescence Imaging Spectrometer)传感器具备300 m×300 m的空间分辨率,重访周期为27 d,覆盖500~780 nm的波段范围,可以支持红光波段、近红外波段的SIF反演,以及叶绿素、光化学植被指数(PRI)等配套植被参数的反演[7 ,46 ] .FLEX卫星计划于2022年发射,将与Sentinel-3卫星伴飞,从而实现大气参数等辅助信息的同步获取. ...
... /nm
过赤道时间 空间分辨率 /km 信噪比 发射时间 参考文献 FLEX FLORIS 0.3~2.0 500~780 10:00 0.3×0.3 300~1 200 2022 [46 ] TECIS-1 SIFIS 0.3 670~780 10:30 2×2 >300 2021 [47 ] SESGS GeoCarb 0.05 758~772 静止轨道 10×10 >200 2022 [48 ] TEMPO 0.6 540~740 静止轨道 2.5×5 - 2022 [49 ] Sentinel-4 UVN 0.12 750~775 静止轨道 8×8 >500 2021 [50 ] 鉴于SIF的重要科学意义,我国正在研发的陆地生态系统碳卫星(简称陆碳卫星,TECIS-1)也将搭载一个叶绿素荧光成像光谱仪(SIFIS).SIFIS覆盖670~780 nm的光谱范围,光谱分辨率0.3 nm,空间分辨率2 km,可以满足红光波段和近红外波段的SIF反演需求[9 ,47 ] .陆碳卫星计划于2021年发射,有望成为第一颗搭载专门荧光观测载荷的在轨卫星. ...
陆地生态系统碳监测卫星远红波段叶绿素荧光反演算法设计
2
2019
... /nm
过赤道时间 空间分辨率 /km 信噪比 发射时间 参考文献 FLEX FLORIS 0.3~2.0 500~780 10:00 0.3×0.3 300~1 200 2022 [46 ] TECIS-1 SIFIS 0.3 670~780 10:30 2×2 >300 2021 [47 ] SESGS GeoCarb 0.05 758~772 静止轨道 10×10 >200 2022 [48 ] TEMPO 0.6 540~740 静止轨道 2.5×5 - 2022 [49 ] Sentinel-4 UVN 0.12 750~775 静止轨道 8×8 >500 2021 [50 ] 鉴于SIF的重要科学意义,我国正在研发的陆地生态系统碳卫星(简称陆碳卫星,TECIS-1)也将搭载一个叶绿素荧光成像光谱仪(SIFIS).SIFIS覆盖670~780 nm的光谱范围,光谱分辨率0.3 nm,空间分辨率2 km,可以满足红光波段和近红外波段的SIF反演需求[9 ,47 ] .陆碳卫星计划于2021年发射,有望成为第一颗搭载专门荧光观测载荷的在轨卫星. ...
... 鉴于SIF的重要科学意义,我国正在研发的陆地生态系统碳卫星(简称陆碳卫星,TECIS-1)也将搭载一个叶绿素荧光成像光谱仪(SIFIS).SIFIS覆盖670~780 nm的光谱范围,光谱分辨率0.3 nm,空间分辨率2 km,可以满足红光波段和近红外波段的SIF反演需求[9 ,47 ] .陆碳卫星计划于2021年发射,有望成为第一颗搭载专门荧光观测载荷的在轨卫星. ...
陆地生态系统碳监测卫星远红波段叶绿素荧光反演算法设计
2
2019
... /nm
过赤道时间 空间分辨率 /km 信噪比 发射时间 参考文献 FLEX FLORIS 0.3~2.0 500~780 10:00 0.3×0.3 300~1 200 2022 [46 ] TECIS-1 SIFIS 0.3 670~780 10:30 2×2 >300 2021 [47 ] SESGS GeoCarb 0.05 758~772 静止轨道 10×10 >200 2022 [48 ] TEMPO 0.6 540~740 静止轨道 2.5×5 - 2022 [49 ] Sentinel-4 UVN 0.12 750~775 静止轨道 8×8 >500 2021 [50 ] 鉴于SIF的重要科学意义,我国正在研发的陆地生态系统碳卫星(简称陆碳卫星,TECIS-1)也将搭载一个叶绿素荧光成像光谱仪(SIFIS).SIFIS覆盖670~780 nm的光谱范围,光谱分辨率0.3 nm,空间分辨率2 km,可以满足红光波段和近红外波段的SIF反演需求[9 ,47 ] .陆碳卫星计划于2021年发射,有望成为第一颗搭载专门荧光观测载荷的在轨卫星. ...
... 鉴于SIF的重要科学意义,我国正在研发的陆地生态系统碳卫星(简称陆碳卫星,TECIS-1)也将搭载一个叶绿素荧光成像光谱仪(SIFIS).SIFIS覆盖670~780 nm的光谱范围,光谱分辨率0.3 nm,空间分辨率2 km,可以满足红光波段和近红外波段的SIF反演需求[9 ,47 ] .陆碳卫星计划于2021年发射,有望成为第一颗搭载专门荧光观测载荷的在轨卫星. ...
The Potential of the Geostationary Carbon Cycle Observatory (GeoCarb) to Provide Multi-scale Constraints on the Carbon Cycle in the Americas
2
2018
... /nm
过赤道时间 空间分辨率 /km 信噪比 发射时间 参考文献 FLEX FLORIS 0.3~2.0 500~780 10:00 0.3×0.3 300~1 200 2022 [46 ] TECIS-1 SIFIS 0.3 670~780 10:30 2×2 >300 2021 [47 ] SESGS GeoCarb 0.05 758~772 静止轨道 10×10 >200 2022 [48 ] TEMPO 0.6 540~740 静止轨道 2.5×5 - 2022 [49 ] Sentinel-4 UVN 0.12 750~775 静止轨道 8×8 >500 2021 [50 ] 鉴于SIF的重要科学意义,我国正在研发的陆地生态系统碳卫星(简称陆碳卫星,TECIS-1)也将搭载一个叶绿素荧光成像光谱仪(SIFIS).SIFIS覆盖670~780 nm的光谱范围,光谱分辨率0.3 nm,空间分辨率2 km,可以满足红光波段和近红外波段的SIF反演需求[9 ,47 ] .陆碳卫星计划于2021年发射,有望成为第一颗搭载专门荧光观测载荷的在轨卫星. ...
... 美国俄克拉荷马大学和NASA合作的地球同步轨道碳循环监测卫星GeoCarb计划于2022年发射,其搭载的传感器与OCO-2相似,并针对地球同步轨道特点对二氧化碳、一氧化碳、甲烷和SIF观测进行了优化,空间分辨率约3 km,通过凝视扫描的方式,可对美洲大部分地区提供高时间分辨率的观测资料[48 ] . ...
Stratosphere–troposphere separation of nitrogen dioxide columns from the TEMPO geostationary satellite instrument
2
2018
... /nm
过赤道时间 空间分辨率 /km 信噪比 发射时间 参考文献 FLEX FLORIS 0.3~2.0 500~780 10:00 0.3×0.3 300~1 200 2022 [46 ] TECIS-1 SIFIS 0.3 670~780 10:30 2×2 >300 2021 [47 ] SESGS GeoCarb 0.05 758~772 静止轨道 10×10 >200 2022 [48 ] TEMPO 0.6 540~740 静止轨道 2.5×5 - 2022 [49 ] Sentinel-4 UVN 0.12 750~775 静止轨道 8×8 >500 2021 [50 ] 鉴于SIF的重要科学意义,我国正在研发的陆地生态系统碳卫星(简称陆碳卫星,TECIS-1)也将搭载一个叶绿素荧光成像光谱仪(SIFIS).SIFIS覆盖670~780 nm的光谱范围,光谱分辨率0.3 nm,空间分辨率2 km,可以满足红光波段和近红外波段的SIF反演需求[9 ,47 ] .陆碳卫星计划于2021年发射,有望成为第一颗搭载专门荧光观测载荷的在轨卫星. ...
... 美国史密森天体物理观测台(Smithsonian Astrophysical Observatory,SAO)和NASA合作的大气污染卫星监测任务计划于2022年发射地球同步卫星TEMPO[49 ] .TEMPO卫星传感器覆盖290~490 nm和540~740 nm波段范围,光谱分辨率为0.6 nm,北美地区空间分辨率约为2.1 km×4.5 km (36.5 °N,100 °W处),可以实现北美地区每小时的高频率观测,将成为日尺度SIF动态观测的理想数据源. ...
Sentinel 4: a geostationary imaging UVN spectrometer for air quality monitoring: status of design, performance and development
2
2017
... /nm
过赤道时间 空间分辨率 /km 信噪比 发射时间 参考文献 FLEX FLORIS 0.3~2.0 500~780 10:00 0.3×0.3 300~1 200 2022 [46 ] TECIS-1 SIFIS 0.3 670~780 10:30 2×2 >300 2021 [47 ] SESGS GeoCarb 0.05 758~772 静止轨道 10×10 >200 2022 [48 ] TEMPO 0.6 540~740 静止轨道 2.5×5 - 2022 [49 ] Sentinel-4 UVN 0.12 750~775 静止轨道 8×8 >500 2021 [50 ] 鉴于SIF的重要科学意义,我国正在研发的陆地生态系统碳卫星(简称陆碳卫星,TECIS-1)也将搭载一个叶绿素荧光成像光谱仪(SIFIS).SIFIS覆盖670~780 nm的光谱范围,光谱分辨率0.3 nm,空间分辨率2 km,可以满足红光波段和近红外波段的SIF反演需求[9 ,47 ] .陆碳卫星计划于2021年发射,有望成为第一颗搭载专门荧光观测载荷的在轨卫星. ...
... 欧空局计划于2021年前后发射的地球静止轨道卫星Sentinel-4,将覆盖紫外—可见光—近红外波段,其中750~770 nm的近红外波段光谱分辨率为0.12 nm,空间分辨率约8 km,将可在提供欧洲地区每日频率的观测数据[50 ] .此外,欧空局Sentinel-5卫星将搭载与TROPOMI相似的传感器,计划于2021年前后发射. ...
Linking chlorophyll a fluorescence to photosynthesis for remote sensing applications: mechanisms and challenges
1
2014
... 本研究与Zhang等[19 ] 研究的不同之处在于,本研究所使用的人工神经网络模型是通过对生物群系和时间进行分层训练得到的.SIF包含有关植被的生理和结构信息,而反射率则主要表征结构特性[51 ] .分生物群系进行训练可以捕获不同生物群系之间植被生理特征的差异;分时间进行训练可以捕获不同时间SIF与反射率关系的差异(例如SIF与反射率对胁迫响应的时间差异).因此,该模型可以更加准确地刻画SIF和反射率之间的动态关系,从而在一定程度上保留SIF扩展产品中的植物生理特性信息. ...
Canopy near-infrared reflectance and terrestrial photosynthesis
1
2017
... Duveiller等[17 ] 对上述方法进行了进一步的改进,对SIF解释变量的选取进行了优化.该研究将SIF的解释变量分为植被参数、水分参数和温度参数三类,其中植被参数变量选用了NDVI、EVI和NIRv[52 ] ,水分参数选取了ET和NDWI,温度参数选取了MODIS上午星和下午星的地表温度产品,通过权衡信息量和计算量,给出了优化的解释变量组合公式,提高了SIF降尺度产品的精度. ...
Linking canopy scattering of far-red sun-induced chlorophyll fluorescence with reflectance
1
2018
... 此外,SIF由叶片内部产生,受到冠层内部叶片的再吸收与散射作用影响,只有一部分逃出冠层的SIF信号可被遥感器观测到.近年来,国内外学者开展了一系列SIF冠层逃出效率研究[53 -55 ] ,通过校正冠层辐射传输对SIF信号的影响来提高SIF估算GPP的精度[56 ] .但同时也有研究表明,SIF冠层逃出效率所代表的冠层结构信息对SIF-GPP关系存在增强作用,并据此提出了植被近红外波段反射辐亮度等SIF替代参数[57 -59 ] ,具有更高的时空分辨率和反演精度. ...
Downscaling of solar-induced chlorophyll fluorescence from canopy level to photosystem level using a random forest model
0
2019
A practical approach for estimating the escape ratio of near-infrared solar-induced chlorophyll fluorescence
1
2019
... 此外,SIF由叶片内部产生,受到冠层内部叶片的再吸收与散射作用影响,只有一部分逃出冠层的SIF信号可被遥感器观测到.近年来,国内外学者开展了一系列SIF冠层逃出效率研究[53 -55 ] ,通过校正冠层辐射传输对SIF信号的影响来提高SIF估算GPP的精度[56 ] .但同时也有研究表明,SIF冠层逃出效率所代表的冠层结构信息对SIF-GPP关系存在增强作用,并据此提出了植被近红外波段反射辐亮度等SIF替代参数[57 -59 ] ,具有更高的时空分辨率和反演精度. ...
Improving the potential of red SIF for estimating GPP by downscaling from the canopy level to the photosystem level
1
2020
... 此外,SIF由叶片内部产生,受到冠层内部叶片的再吸收与散射作用影响,只有一部分逃出冠层的SIF信号可被遥感器观测到.近年来,国内外学者开展了一系列SIF冠层逃出效率研究[53 -55 ] ,通过校正冠层辐射传输对SIF信号的影响来提高SIF估算GPP的精度[56 ] .但同时也有研究表明,SIF冠层逃出效率所代表的冠层结构信息对SIF-GPP关系存在增强作用,并据此提出了植被近红外波段反射辐亮度等SIF替代参数[57 -59 ] ,具有更高的时空分辨率和反演精度. ...
Canopy structure explains the relationship between photosynthesis and sun-induced chlorophyll fluorescence in crops
1
2020
... 此外,SIF由叶片内部产生,受到冠层内部叶片的再吸收与散射作用影响,只有一部分逃出冠层的SIF信号可被遥感器观测到.近年来,国内外学者开展了一系列SIF冠层逃出效率研究[53 -55 ] ,通过校正冠层辐射传输对SIF信号的影响来提高SIF估算GPP的精度[56 ] .但同时也有研究表明,SIF冠层逃出效率所代表的冠层结构信息对SIF-GPP关系存在增强作用,并据此提出了植被近红外波段反射辐亮度等SIF替代参数[57 -59 ] ,具有更高的时空分辨率和反演精度. ...
Radiance-based NIRv as a proxy for GPP of corn and soybean
0
2020
Outgoing Near‐Infrared Radiation From Vegetation Scales With Canopy Photosynthesis Across a Spectrum of Function, Structure, Physiological Capacity, and Weather
1
2020
... 此外,SIF由叶片内部产生,受到冠层内部叶片的再吸收与散射作用影响,只有一部分逃出冠层的SIF信号可被遥感器观测到.近年来,国内外学者开展了一系列SIF冠层逃出效率研究[53 -55 ] ,通过校正冠层辐射传输对SIF信号的影响来提高SIF估算GPP的精度[56 ] .但同时也有研究表明,SIF冠层逃出效率所代表的冠层结构信息对SIF-GPP关系存在增强作用,并据此提出了植被近红外波段反射辐亮度等SIF替代参数[57 -59 ] ,具有更高的时空分辨率和反演精度. ...