基于多角度成像数据的新型植被指数构建与叶绿素含量估算

叶绿素含量的快速估算对于及时了解作物的长势、病虫害监测以及产量的评估都具有重要意义。利用自主研发的多角度成像观测系统获取了不同生育期玉米的高光谱影像，精确地提取出主平面内各个观测角度下玉米冠层的反射率。通过对ACRM模型模拟值和实测值的分析，计算出玉米冠层红波段下的热点-暗点指数（HDS），并利用该指数对 TCARI 进行改进，提出一个基于多角度观测的新型植被指数 HD-TCARI，最后使用多角度高光谱成像数据对其进行了地面验证。结果表明，HD-TCARI能够减小LAI 对叶绿素估算的影响，当叶绿素浓度大于30μg · cm^-2，HD-TCARI 与 LAI 的相关性R2仅为26．88％～28．72％；当叶绿素浓度较高时，HD-TCARI具有抗“饱和”的特性在LAI 在1～6之间变化时，HD-TCARI与叶绿素浓度的线性关系R2较TCARI提高了约9％左右。利用多角度高光谱成像数据对 HD-TCARI进行地面验证，其与叶绿素浓度的线性关系（R^2＝66．74％）明显优于TCARI所建立的估算模型（R^2＝39．92％），证明了 HD-TCARI指数具有更好地估算叶绿素浓度的潜力。

利用CHRIS/PROBA数据定量反演草地LAI方法研究

以内蒙古锡林河流域典型草地为研究样区,基于新一代微卫星CHRIS/PROBA高光谱遥感数据,利用双层冠层反射率模型(A two-layer Canopy Reflectance Model,ACRM)定量反演叶面积指数(LAI)。首先对高光谱数据进行预处理和统计分析,并结合反演结果对角度信息的敏感性进行分析,确定适于该区的最优波段组合和参数,实现了区域尺度的草地叶面积指数定量反演;然后利用该区多年实测数据的统计结果对ACRM模型进行检验,并将反演结果与MODIS的LAI数据进行相互校验分析。结果表明,CHRIS/PROBA数据用于反演稀疏草地的LAI是可行的,且利用多角度信息可以改善稀疏植被覆盖情况下LAI低估问题。本研究可为草地生态系统研究提供更精确的参数,具有一定的实际意义。

双冠层反射率模型分析各向异性平整指数(AFX)对植被参数的敏感性

二向反射分布函数包含地表反射的方向性特征信息。研究二向反射分布函数BRDF(Bidirectional Reflectance Distribution Function)形状对植被结构参数的敏感性,有助于理解植被的二向性反射规律,进而反演植被参数。本文耦合双冠层反射率模型和核驱动的罗斯厚核-李氏稀疏互易核模型,利用EFAST全局敏感性分析方法,以各向异性平整指数为BRDF形状变化的衡量指标,研究了不同天空光比例(SKYL)下,各向异性平整指数AFX对植被参数敏感度的变化,以及SKYL=0.1时AFX的敏感性。结果表明:(1)在红波段,上、下层叶面积指数、上层叶绿素含量,以及上层叶倾角分布是AFX的敏感参数,在近红外波段,上、下层叶面积指数LAI是AFX的敏感参数。(2)冠层尺度上的参数敏感度总体大于叶片尺度。(3)晴天时(SKYL=0.1),红波段主敏感度较大的参数分别是上层LAI、上层叶倾角分布和下层叶片结构参数,近红外波段主敏感度较大的参数主要是上、下层LAI。

基于线性核驱动模型的BRDF模型集成与案例分析

二向性反射是自然界中物体表面反射的基本现象。为研究地表的二向性反射特征,国内外学者发展了一系列BRDF模型,其中,半经验、线性、核驱动的BRDF模型已被广泛应用。目前,我们已发布基于线性核驱动模型的可视化界面MaKeMAT。为进一步便于这些模型的应用,本研究将用户常用的物理BRDF模型与线性核驱动BRDF模型进一步集成,在原模型功能的基础上,加强了模型与用户的交互,实现了多个模型的统一调用。同时,初步分析了部分物理BRDF模型与线性核驱动BRDF模型的耦合效果。结果表明:物理BRDF模型与线性核驱动BRDF模型总体耦合精度较高,在红和近红外波段,决定系数R2可达0.899~0.989。该集成有助于用户进行BRDF的研究与应用示范,在遥感模型集成的技术层面上,也可为实现多模型集成提供技术参考。