對地觀測領域已經步入大數據時代，每天接收的衛星遙感數據呈爆炸式增長。然而，由于政策、制度和技術等多方面的原因，衛星數據長期處于欠開發狀態，通常以原始影像數據產品（Digital Number值，即DN值）的形式提供給用戶。DN值沒有明確的物理意義，不同時間、不同地點和不同傳感器的DN值不具有可比性，遙感數據用戶難以直接使用。

為充分挖掘海量衛星數據的應用價值，迫切需要在原始影像數據的基礎上進行輻射定量化處理，研發用戶能直接使用的“即得即用”（Ready To Use，即RTU)產品。地表反射率（對于熱紅外波段，則為地表溫度）是最基本的遙感“即得即用”產品之一，是開展遙感土地利用分類、長時序地表覆蓋變化檢測等應用的基礎。

為了從原始衛星影像數據得到精確的地表反射率，需要綜合考慮傳感器輻射定標、大氣散射和吸收、地形起伏以及地表二向反射（Bidirectional Reflectance Distribution Function, BRDF）影響。目前已有的地表反射率產品通常只考慮了其中兩項或者三項因素的影響，為了得到更精確的地表反射率即得即用產品，在中科院A類戰略性先導科技專項“地球大數據科學工程”的支持下，中國遙感衛星地面站研究員何國金團隊進行科技攻關，成功實現從原始衛星影像到地表反射率產品的全鏈路反演，研發了地表反射率全要素一體化自動反演系統。

算法介紹

在對衛星原始影像各波段數據做高精度輻射定標的基礎上，科研人員針對衛星傳感器參數特點，利用6S輻射傳輸模型逐像元計算的方式模擬大氣散射和吸收影響。6S模型需要的輸入參數利用NCEP再分析資料或者與衛星過境時間同步的MODIS大氣參數產品（大氣水蒸汽含量、氣溶膠光學厚度、臭氧含量等）。地形校正利用改進C地形校正算法，該算法具有較好的地形影響消除效果。BRDF校正可以減小太陽高度角及衛星觀測角變化對地表反射率反演的影響，BRDF校正利用C因子法。最終實現傳感器輻射定標、大氣、地形和BRDF全要素耦合校正，得到地表反射率。

結果示例

利用研發的地表反射率全要素一體化自動反演系統，以中國遙感衛星地面站存檔的Landsat衛星影像為數據源，研發并推出中國全境全要素地表反射率產品（2009年），該產品可以通過ftp://bigrs-info.com/public免費下載。

下面以具體例子通過對比分析來展示校正的效果。

圖1. 地形校正效果對比（a、c和e為校正前，b、d和f為校正后，a-b為整景影像對比，c-f為局部放大對比，Landsat 5衛星影像，RGB：543, path/row:120/42, 獲取日期：2010/12/09）

通過圖1對比可以看出，經過地形校正，地形起伏對地表反射率的影響得到很大程度地抑制，山體陰陽坡同種地物的地表反射率近似相等，地表反射率圖像變得更加“平坦”和真實。

圖2. BRDF校正效果對比（a為校正前，b為校正后，path/row:123/32, 橫軸為1999年1月14日影像，縱軸為1999年7月25日影像，地表反射率（LSR）縮放系數為0.0001）

為了檢驗BRDF校正的效果，選取地表反射率不隨季節變化的地表（大片均質的裸地等，簡稱不變地表），選擇冬季（1月）和夏季（7月）的衛星影像，由于冬季和夏季太陽高度角和衛星觀測角的變化，這些不變地表的地表反射率隨季節出現一定的波動（圖2a）。經過BRDF校正，減小了太陽高度角及衛星觀測角變化對地表反射率反演的影響，冬季和夏季影像上這些不變地表的地表反射率變得更為接近。

中國遙感衛星地面站衛星數據深加工部長期致力于遙感衛星數據“即得即用”產品的研發，建立了長時間系列衛星RTU產品庫，向國內外用戶提供標準化、系列化和多樣化的高級數據產品。其中，于2013年在國際上率先推出了大區域（中國區域）Landsat地表溫度產品（120或60米分辨率），是迄今空間分辨率最高的中國區域地表溫度產品。