衛(wèi)星遙感為我們提供了全新的對地觀測方式。自第一顆對地觀測衛(wèi)星升空以來，各國相繼發(fā)射了諸多的具有不同的光譜分辨率、輻射分辨率和時空分辨率、具有不同的成像時間和成像方式的遙感衛(wèi)星，獲取了對地觀測的空前海量遙感數(shù)據(jù)，在全球變化研究中發(fā)揮了巨大的作用。由于衛(wèi)星傳感器壽命的限制和不同傳感器之間存在的差異性，從眾多來自不同衛(wèi)星傳感器的非同源遙感數(shù)據(jù)中，準(zhǔn)確地識別地表長期變化的真實信息，成為基于遙感開展地球科學(xué)研究的核心挑戰(zhàn)問題。

　　圍繞這一核心挑戰(zhàn)，中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所研究員劉元波水文遙感課題組在國家自然基金項目和國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(“863”計劃)項目的聯(lián)合資助下，基于光學(xué)輻射傳輸原理，推導(dǎo)發(fā)展了非同源遙感影像L1級數(shù)據(jù)之間的理論關(guān)系，綜合表達(dá)了導(dǎo)致多源遙感數(shù)據(jù)之間差異性的多種要素，包括傳感器之間的波段差異、氣溶膠光學(xué)厚度、大氣中的水汽含量、臭氧濃度、太陽的高度角和方位角以及傳感器的觀測角度等。進(jìn)一步選取對地長期連續(xù)觀測的NOAA衛(wèi)星系列和全球變化研究中廣泛使用的TERRA衛(wèi)星，同時考慮AVHRR傳感器和MODIS傳感器的對地成像方式，建立了這兩種傳感器遙感數(shù)據(jù)之間的定量關(guān)系。基于作為CEOS(國際對地觀測委員會)定標(biāo)場之一的敦煌定標(biāo)場，利用兩個傳感器相同觀測時期內(nèi)的多時相遙感數(shù)據(jù)，檢驗了所建立的AVHRR-MODIS定量關(guān)系，結(jié)果表明具有高度的一致性。在這一驗證的基礎(chǔ)上，運用數(shù)值模擬方法，定量評估了來自不同傳感器的遙感數(shù)據(jù)之間存在的不確定性。結(jié)果表明，在同步天頂觀測(SNOx)的條件下，在影響非同源遙感數(shù)據(jù)差異的諸因素中，氣溶膠光學(xué)厚度是主要因素，其次為大氣中的水汽含量、傳感器之間的波段差異以及臭氧濃度等。

　　此項研究成果2014年發(fā)表在美國電子電氣工程協(xié)會(IEEE)主辦的Transactions on Geoscience and Remote Sensing上。作為應(yīng)用基礎(chǔ)性理論成果，該研究解決了不同遙感影像之間關(guān)系的理論難點，對于衛(wèi)星傳感器的高精度交叉定標(biāo)等具有重要的理論指導(dǎo)意義。同時，該研究為聯(lián)合使用多平臺、多傳感器、多波段的遙感數(shù)據(jù)，開展高精度的長期變化研究，提供了一個有效的解決方案，對于利用海量遙感數(shù)據(jù)開展全球地表和氣候變化的定量研究等都具有重要的現(xiàn)實意義。(南京地理與湖泊研究所)