基于反射率及导数的草原植被冠层光合有效吸收分量高光谱反演

利用ASD便携式野外光谱仪和光量子仪实测了6种草原植被类型关键生育期的反射光谱数据和光合有效辐射值,利用可见光波段处反射率及近红外波段区处一阶导数分别与fPAR建立逐步回归方程,同时,将各波段反射率与各波段导数光谱建立逐步回归方程。结果表明:典型草原光合有效辐射分量与可见光反射率相关性好于近红外波段反射率,其中在405和470nm波段相关性最好;fPAR与一阶导数相关关系在855和965nm波段处较强。fPAR与405和470nm反射率以及965nm一阶导数的多波段逐步回归分析结果取得了较单波段和NDVI最优的估算效果,R2达0.939。利用高光谱数据进行fPAR估算时,需要综合考虑可见光和近红外波段信息,同时也要充分考虑反射率与反射率导数的方法。水分强吸收的光谱波段具有提高fPAR估算精度的潜力。

基于不同植被指数的棉花光合有效辐射吸收分量估算研究

通过开展小区棉花密度和水分对比试验,分析不同密度和水分处理的棉花整个生育期光合有效辐射吸收分量(FPAR)与光谱反射率的相关关系,建立棉花FPAR光谱估算模型。结果表明,棉花FPAR与选取的所有植被指数均呈极显著相关,其中绿度植被指数(GREENNDVI)和反射率比值(GMI)与FPAR的相关性最好,相关系数(r)分别为0.794和0.765。分别用GREENNDVI和GMI建立棉花FPAR的估算模型,其决定系数(r2)分别为0.657和0.633,均方根误差(RMSE)分别为0.089和0.093。研究表明,利用光谱特征参数可以有效地估算棉花整个生育期的FPAR。

植被光合有效辐射吸收分量及最大光能利用率算法的改进

植被冠层对入射光有效辐射的吸收系数(FPAR)和最大光能利用率是NPP模拟的重要参数。利用光量子仪实测了典型草原植被类型关键生育期光合有效辐射值,根据NDVI与FPAR之间的良好相关性,建立了2个FAPR估算模型。结果表明,实测的FPAR值与模型估算的FPAR之间的相关性均达到极显著水平,2个模型的估测值之间没有显著性差异。因此,本研究中采取求均值后计算了我国草原的FPAR,并与NASA-FPAR产品进行了嵌套和互补,形成全国完整的草原FPAR空间分布图。同时,基于归一化植被指数和叶面积指数,以中国草原18大类分类结果为基础单元,对中国草原18大类的最大光能利用率进行调整,调整后的最大光能利用率输入NPP模型后,改善了NPP估算精度,在大类尺度上,总体预测精度为85.71%。

大针茅典型草原冠层光合有效辐射各分量变化规律分析

利用光量子仪实测了大针茅典型草原植被类型关键生育期光合有效辐射值,分析了入射PAR、冠层反射PAR、透射PAR、土壤反射PAR与FPAR的变化规律。结果表明,入射与透射PAR呈较标准正弦曲线变化、而冠层反射与土壤反射PAR呈不太平滑的正弦曲线变化,最大值均出现在中午12:30左右;FPAR曲线开口方向与PAR的开口方向相反,呈较标准的余弦曲线变化,最小值出现在中午11:30左右;且日均FPAR值可用一天内的上午9:30或下午14:30的瞬时值来替代;NDVI、LAI与FPAR均呈线性关系,且R^2分别达到0.87、0.7。

落叶阔叶林冠层非光合组分对冠层FPAR的影响分析——一种分层模拟的方法

估算并消除冠层非光合组分(non-photosynthetic vegetation,NPV)吸收的光合有效辐射,对准确估算生态系统总初级生产力(gross primary productivity,GPP)具有重要意义。以落叶阔叶林为例,通过设置不同情景,应用任意倾斜叶片散射(scattering by arbitrary inclined leaves,SAIL)模型进行冠层光合有效辐射吸收分量(fraction of absorbed photosynthetically active radiation,FPAR)的分层模拟,分析冠层NPV的FPAR的变动及其对冠层FPAR的贡献,并初步探讨落叶阔叶林NPV的FPAR的估算方法。结果表明,冠层NPV的FPAR的大小与冠层结构相关,在高覆盖度植被区NPV对冠层FPAR的贡献通常较小,但在低植被覆盖区的贡献会较高;NPV降低了冠层在近红外波段的反射;增强型植被指数(enhanced vegetation index,EVI)与NPV的FPAR存在显著的线性负相关关系,可用来描述NPV的变化。

城市群花粉过敏网络关注度及影响因素研究

研究花粉过敏网络关注度时空特征及影响因素有利于掌握相关信息,服务民生。本文结合百度指数、气象、遥感数据,分析8个城市群2017—2021年花粉过敏网络关注度时空特征与影响因素,并采用随机森林、反向传播神经网络模型进行模拟。结果表明:(1)时空特征:关注度每年高峰期在春季(4—5月);人口聚集的城市最高,在空间上聚集,京津冀、山东半岛、长三角、珠三角城市群为热点区。(2)与影响因素关系:有效范围内,温度升高、短时雷暴雨、空气质量差、光合有效辐射吸收分量升高、夜间灯光强,关注度高;高湿、高风速、大雨、久雨,关注度低;夜间灯光相关性最高。(3)城市群方面:北方城市群的温度、沿海城市群的湿度、地形起伏大城市群的风速、南方城市群的降水、珠三角和长三角城市群的空气质量指数、珠三角和京津冀城市群的光合有效辐射吸收分量重要性大,夜间灯光都不可替代。(4)随机森林和反向传播神经网络适用于模拟关注度,各城市群R^(2)均在0.64~0.92之间,RMSE、MAE均在1以下,反向传播神经网络比随机森林模拟效果更好。成渝城市群2个模型拟合度均优,其次是京津冀、珠三角和长江中游城市群。本文的方法和结果可为花粉过敏相关工作提供参考。