基于机载MASTER数据的果园叶面积指数遥感反演

叶面积指数(leaf area index,LAI)是描述植被冠层结构的重要参数,准确获取果树的LAI对果树长势监测和果树估产均有重要作用。以美国加州中部的果园为研究区,基于沿太阳主平面飞行成像的机载MODIS/ASTER模拟传感器(MODIS/ASTER airborne simulator,MASTER)数据,利用实测LAI数据与归一化差值植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)、归一化差值红外指数(normalized difference infrared index,NDII)和归一化差值水体指数(normalized difference water index,NDWI)分别建立回归模型,并选取NDWI进行研究区LAI的反演。结果表明:由于地物的二向性反射,垂直太阳主平面飞行获取的遥感数据具有明显的亮度梯度现象,而沿太阳主平面飞行获取的遥感数据几乎不受亮度梯度的影响;NDVI在高植被覆盖区容易达到饱和,而NDWI比NDVI和NDII具有更高的拟合度和更小的均方根误差,更加适合研究区LAI的遥感反演;该研究结果可以丰富LAI反演理论,也可以为研究LAI尺度问题提供理论和数据支持。

机载多光谱数据的亮度梯度效应

受到地物二向性反射的影响,航空遥感数据中存在亮度梯度现象,但目前仍然缺乏针对亮度梯度效应专门开展的实验研究。以美国加利福尼亚州中部的果园为研究区,基于沿太阳主平面方向(along solar plane,ASP)、垂直太阳主平面方向(perpendicularly to solar plane,PSP)和南北方向飞行并扫描成像获取的三景MASTER遥感影像,利用剖面分析研究了不同波段、植被指数的亮度梯度效应,并提出了一种多项式拟合校正方法。结果表明:受到热点现象的影响,PSP图像具有最明显的亮度梯度效应,而ASP图像的亮度梯度效应可以忽略不计;植被指数可以削弱亮度梯度效应的影响,但是在热点方向仍然会存在低估的情况。PSP与ASP的比值图像可以较好地消除地物本身以及背景的影响,利用该比值建立的分段多项式模型可以有效地校正由照射角度和观测角度带来的亮度梯度效应。