积雪二向反射率是利用光学遥感数据开展积雪定量研究的理论基础，是表征积雪状态、衡量积雪表面辐射能量收支平衡的重要参数。针对山区地形起伏较大、积雪前向反射显著和积雪状态变化迅速的特点，以新疆天山中段玛纳斯河流域为研究区，选取渐进式辐射传输模型，简化模型参数，构建先反演积雪白空反照率、再反演积雪二向反射率的反演模型，结合地面实测数据开展了反演结果验证与评价。该模型适用于复杂地形、不同时段的积雪二向反射率反演，在利用中高分卫星光学数据反演山区积雪二向反射率方面有创新性。主要研究内容和结论如下：
⑴ 积雪反射率地面测量。多次赴新疆玛纳斯河流域开展野外积雪二向反射率观测工作。观测结果表明积雪在可见光波段的反射率大，在近红外和短波红外波段的反射率较小。积雪反射率的各向异性显著且随积雪状态的变化快速变化。积雪反射率的地面测量，为积雪二向反射率反演结果的评价提供数据。
⑵ 积雪二向反射模型的选择。利用多角度积雪反射率数据集（POLDER-3）比较分析半经验模型（Ross-Li、Roujean和RPV）和渐进辐射传输模型（ART）模拟积雪二向反射分布函数（BRDF）的性能，通过交叉验证的方法计算不同模型模拟结果的均方根误差（RMSE）。半经验模型在积雪状态变化期的RMSE相对较高（0.12~0.15）。ART模型的RMSE显著降低（降至0.06以下），且不受积雪状态变化的制约。利用地面实测数据对比了连续介质辐射传输模型（bic-GORT）和ART模型的模拟结果，发现bic-GORT模型略优于ART。但是，bic-GORT模型需要大量输入参数。综上，ART模型模拟精度可靠、模型输入参数简单。
⑶ 积雪二向反射率反演模型的构建。在分析了ART模型对等效光学粒径、污染物浓度、天顶角的敏感性的基础上，研究提出了一种先反演反照率后反演积雪二向反射率的新方法。此外，采用半经验C校正模型进行地形校正，将不同反射率与局部入射角的相关系数从0.10~0.30降至0.01以下，有效消除了研究区的地形效应。
⑷ 积雪二向反射率的反演及验证。利用实测的积雪表面多角度反射率对反演得到的雪面多角度反射率进行精度评价。积累期高分一号多光谱垂直方向反射率四个波段反演结果的平均误差分别为：0.04、0.03、0.03和0.01。消融期利用哨兵-2A反演的多角度反射率的进行评价。太阳主平面上反演反射率在蓝光波段、近红外波段和短波红外波段上的平均绝对误差分别为0.09、0.19和0.07。本文模型与ART模型反演的反射率在蓝波段和短波红外波段之间的平均绝对误差为-0.01。新模型提高了模型的适用性，有望用于生产长时间序列的积雪二向反射率产品，应用于积雪遥感的定量研究。

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