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基于PROSAIL模型和Sentinel-2数据的陕北煤炭矿区植被叶绿素含量监测
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作者 赵恒谦 李美钰 +4 位作者 吴艳花 高尉 牟泓睿 付含聪 刘泽龙 《地理与地理信息科学》 CSCD 北大核心 2024年第2期29-36,共8页
为满足煤炭矿区植被叶绿素含量高精度动态监测需求,该文以陕北大柳塔矿区为研究区,首先分析PROSAIL模型对矿区典型植被欧李、野樱桃的适用性,然后根据PROSAIL辐射传输模型建立查找表,结合基于正则化的代价函数对欧李、野樱桃叶绿素含量... 为满足煤炭矿区植被叶绿素含量高精度动态监测需求,该文以陕北大柳塔矿区为研究区,首先分析PROSAIL模型对矿区典型植被欧李、野樱桃的适用性,然后根据PROSAIL辐射传输模型建立查找表,结合基于正则化的代价函数对欧李、野樱桃叶绿素含量进行反演,并利用SNAP软件反演结果与地面实测数据对PROSAIL模型反演结果进行验证,最后利用所构建模型反演得到2016—2019年大柳塔矿区植被叶绿素含量空间分布。结果表明:PROSAIL模型模拟光谱与地面实测光谱的绝对偏差平均值最大为0.016,该精度满足植被参数反演;PROSAIL模型反演得到的欧李、野樱桃叶绿素含量与地面实测数据的决定系数、均方根误差和相对均方根误差分别为0.679、1.926和4.625%,优于SNAP软件反演结果,反演得到的大柳塔矿区叶绿素含量时空变化与实际植被生态修复情况和土地利用覆盖类型一致。研究结果可为矿区植被叶绿素反演和生态修复效果评估提供技术参考。 展开更多
关键词 煤炭矿区 叶绿素含量 prosail模型 Sentinel-2影像
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基于PROSAIL模型的水稻叶片生物量反演 被引量:1
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作者 于丰华 白驹驰 +2 位作者 金忠煜 张鸿刚 许童羽 《华中农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期187-194,共8页
为解决水稻叶片生物量反演模型普遍存在的泛用性与机理性较差的问题,利用无人机高光谱遥感平台获取水稻冠层400~1 000 nm的高光谱反射率信息,对PROSAIL模型进行参数敏感性分析,根据分析结果利用连续投影法提取敏感波段,在此基础上,结合P... 为解决水稻叶片生物量反演模型普遍存在的泛用性与机理性较差的问题,利用无人机高光谱遥感平台获取水稻冠层400~1 000 nm的高光谱反射率信息,对PROSAIL模型进行参数敏感性分析,根据分析结果利用连续投影法提取敏感波段,在此基础上,结合PROSAIL作物辐射传输模型与水稻高光谱数据,运用秃鹰算法(BES)对PROSAIl模型的生物量参数进行数值优化,从而快速、精准实现水稻关键生育期的叶片生物量反演。结果显示:运用改进Sobol方法对水稻叶片生物量进行全局敏感性分析,敏感区间为700~1 000 nm。对敏感区间内光谱利用连续投影法提取了750、788、898、940、962、999 nm等6个水稻叶片生物量特征波长。结合PROSAIL模型与BES优化算法,构建了PROSAIL-BES数值优化方法。以水稻特征波段光谱反射率为模型输入,通过PROSAIL-BES数值优化方法对PROSAIL模型参数进行校正,叶片生物量反演结果 R2为0.694,RMSE为0.002。结果表明,与传统机器学习模型的反演结果对比,PROSAIL-BES数值优化方法具有更好的反演精度,在水稻生物量反演领域具有较好的实用价值和应用潜力。 展开更多
关键词 水稻 叶片生物量 反演 prosail模型 数值优化 高光谱遥感 无人机遥感技术 精准农业
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基于PROSAIL混合反演模型的MODIS LAI产品改进及评估
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作者 赫晓慧 张乐涵 +2 位作者 乔梦佳 田智慧 周广胜 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第22期9328-9341,共14页
叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)是定量陆地生态系统中光合作用、呼吸作用、蒸腾、碳和养分循环等过程中物质与能量交换的重要结构参数。目前大、中尺度的气候和生态水文建模使用的LAI产品主要来源于中分辨率成像光谱仪(MODIS),但由于... 叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)是定量陆地生态系统中光合作用、呼吸作用、蒸腾、碳和养分循环等过程中物质与能量交换的重要结构参数。目前大、中尺度的气候和生态水文建模使用的LAI产品主要来源于中分辨率成像光谱仪(MODIS),但由于其反演过程中的不确定性因素导致MODIS LAI产品在部分地区存在质量问题。以青海省复杂植被地区为研究区域,基于实地考察与采样验证了区域内MODIS LAI所存在的质量问题分布,并揭示了不确定因素的影响。与此同时,提出了一种基于PROSAIL模型与深度神经网络(DNN)的混合建模技术,针对MODIS LAI生成机制中地表分类数据、地表反射率数据和反演算法的不确定性进行改进,并基于青海省大范围实测LAI数据评估了改进前后产品的准确度,实测数据的验证结果发现:改进模型的LAI准确度(RMSE=0.48,R^(2)=0.64)显著高于MODIS LAI(RMSE=0.71,R^(2)=0.56),预测结果与实测结果之间的偏差显著减少;区域尺度上,柴达木荒漠植被低覆盖典型区域、三江源高寒草甸中覆盖典型区域与青海湖牧场草地高覆盖典型区域的RMSE分别提高了0.19、0.10、0.54,改进方法有效解决了MODIS LAI产品中高覆盖植被饱和效应导致的高估以及低覆盖植被未检索导致低估的质量问题,改进结果分布连续,更符合真实植被状况。基于以上研究,充分证明了研究方法对MODIS LAI产品的改进具有可靠性,能够在缺少实测样本数据的情况下有效提高MODIS LAI的质量,为全球植被环境监测与生态建模提供重要的数据支持。 展开更多
关键词 MODIS LAI prosail模型 叶面积指数 深度神经网络
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基于PROSAIL模型与光谱指数的紫花苜蓿冠层含水量估算 被引量:1
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作者 唐源 王小平 +1 位作者 鲁聪聪 赵传燕 《兰州大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期55-62,共8页
依据光谱和植物生理参数再联合PROSAIL模型模拟光谱曲线对应的冠层含水量(E)敏感指数,与实际光谱曲线的E敏感光谱指数对比,PROSAIL模型模拟光谱曲线精度较高,相关系数R2>0.8.对光谱的E敏感波段进行单因素和整体敏感性分析,E敏感波段... 依据光谱和植物生理参数再联合PROSAIL模型模拟光谱曲线对应的冠层含水量(E)敏感指数,与实际光谱曲线的E敏感光谱指数对比,PROSAIL模型模拟光谱曲线精度较高,相关系数R2>0.8.对光谱的E敏感波段进行单因素和整体敏感性分析,E敏感波段分别为1240、1450、1650 nm.通过水分指数、水分压力指数(MSI)、归一化差异红外指数(NDII)和结合E敏感波段构建的4个广义归一化差异水指数(NDWI)对紫花苜蓿E进行反演,7个指数均具有较好的反演效果,R2>0.8,均方根误差为0.0010~0.0019 g/cm2,其中传统水分敏感光谱指数的E-MSI、E-NDII、E-NDWI((860,1240))和基于广义光谱指数的E-NDWI((1240,1650))的反演效果最佳. 展开更多
关键词 prosail模型 冠层含水量 敏感性分析 紫花苜蓿
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基于PROSAIL模型的广州市过渡带森林植被冠层可燃物含水率估算
5
作者 闻宏睿 国巧真 +3 位作者 魏书精 曾宇怀 吴泽鹏 孙震辉 《热带地理》 CSCD 北大核心 2023年第3期545-553,共9页
基于PROSAIL模型,结合野外实测叶片等水分厚度、干物质重量、叶面积指数数据,构建一种基于归一化红外指数和归一化干物质指数的植被冠层可燃物含水率估算方法。首先,在PROSAIL模型输入实测参数模拟植被冠层光谱曲线,计算归一化红外指数... 基于PROSAIL模型,结合野外实测叶片等水分厚度、干物质重量、叶面积指数数据,构建一种基于归一化红外指数和归一化干物质指数的植被冠层可燃物含水率估算方法。首先,在PROSAIL模型输入实测参数模拟植被冠层光谱曲线,计算归一化红外指数、归一化干物质指数用于叶片等水分厚度、干物质重量的反演。结果表明:归一化红外指数与叶片等水分厚度、归一化干物质指数与干物质重量存在明显的线性关系,基于该关系建立叶片等水分厚度、干物质重量的经验估算模型,经验证估算结果精度较高;将该经验模型推广至利用Landsat 8数据拟合植被冠层可燃物含水率,并与实测数据进行验证,结果显示R^(2)达到0.743,RMSE达到34.2%,具有较高的精度。文章提出的植被冠层可燃物含水率估算模型,可实现广州市过渡带森林大面积、较高精度植被冠层可燃物含水率监测,为预防森林火灾提供参考。 展开更多
关键词 prosail模型 叶片等水分厚度 干物质重量 植被冠层 可燃物含水率 LANDSAT 广州市
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基于PROSAIL模型的毛竹林冠层含水量反演研究
6
作者 张仓皓 刘小杰 +5 位作者 王瑞璠 魏倪彬 刘健 余坤勇 郭孝玉 王帆 《西北林学院学报》 CSCD 北大核心 2023年第4期224-232,249,共10页
冠层含水量(canopy water content, CWC)的定量反演有助于毛竹林干旱胁迫状况的监测,对其生产管理具有重要意义。以永安天宝岩的毛竹林为研究对象,采用PROSAIL模型,通过全局敏感性分析结合实地调查和相关文献确定模型的参数设置,然后建... 冠层含水量(canopy water content, CWC)的定量反演有助于毛竹林干旱胁迫状况的监测,对其生产管理具有重要意义。以永安天宝岩的毛竹林为研究对象,采用PROSAIL模型,通过全局敏感性分析结合实地调查和相关文献确定模型的参数设置,然后建立含水量与冠层反射率的查找表(LUT),进而利用查找表联合反演等效水厚度(EWT)与叶面积指数(LAI)得到冠层含水量(CWC),最后基于Sentinel-2B影像实现区域冠层含水量的空间量化。结果表明,1)EWT主要影响1 100 nm以后的冠层反射率,对可见光区域冠层反射率几乎无影响;2)基于PROSAIL模型可有效反演毛竹林冠层含水量,其R^(2)=0.536,RMSE为0.059 kg/m^(2);3)研究区域毛竹林7月的冠层含水量主要分布于0.12~0.41 kg/m^(2)。研究为冠层含水量反演提供一种有效的反演方法,有助于毛竹林的野火预防和病虫害防治。 展开更多
关键词 冠层含水量 prosail 毛竹 Sentinel-2B 定量反演
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应用PROSAIL模型对森林冠层叶面积指数遥感估测
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作者 何金有 贾炜玮 +1 位作者 张小勇 孙毓蔓 《东北林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期86-94,共9页
为了及时准确的获取森林冠层的叶面积指数(L_(AI)),对森林长势进行监测,验证估测模型的普适性。以凉水实验林场为研究区,通过对PROSAIL模型的参数进行全局敏感性分析,确定敏感性较高的参数,构建PROSAIL模型模拟反射率与遥感影像反射率... 为了及时准确的获取森林冠层的叶面积指数(L_(AI)),对森林长势进行监测,验证估测模型的普适性。以凉水实验林场为研究区,通过对PROSAIL模型的参数进行全局敏感性分析,确定敏感性较高的参数,构建PROSAIL模型模拟反射率与遥感影像反射率的代价函数,并用遗传算法求解代价函数,通过调整PROSAIL模型高敏感性的关键参数值模拟叶面积指数;利用人工神经网络(ANN)映射植被冠层反射率与叶面积指数特征变量的关系估测叶面积指数;然后用实测数据集对两个模型模拟的结果进行验证比较。结果表明:PROSAIL模型模拟的各波段反射率中红外波段和近红外波段对叶面积指数具有较高的敏感度;PROSAIL模型反演叶面积指数的决定系数(R^(2))为0.7228,人工神经网络估测的叶面积指数的决定系数(R^(2))为0.3338,PROSAIL模型反演叶面积指数的精度较高,而且PROSAIL模型的估测结果与实测叶面积指数值有较好的一致性;人工神经网络对训练集、测试集叶面积指数估测精度的决定系数(R^(2))分别为0.8871和0.8809,而估测值与实测数据的决定系数(R^(2))仅有0.3338,PROSAIL模型优于人工神经网络模型,且具有更好的普适性。 展开更多
关键词 叶面积指数 prosail模型 全局敏感性分析 遗传算法 人工神经网络
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Retrieving chlorophyll content and equivalent water thickness of Moso bamboo(Phyllostachys pubescens) forests under Pantana phyllostachysae Chao-induced stress from Sentinel-2A/B images in a multiple LUTs-based PROSAIL framework
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作者 Zhanghua Xu Anqi He +10 位作者 Yiwei Zhang Zhenbang Hao Yifan Li Songyang Xiang Bin Li Lingyan Chen Hui Yu Wanling Shen Xuying Huang Xiaoyu Guo Zenglu Li 《Forest Ecosystems》 SCIE CSCD 2023年第2期252-267,共16页
Biochemical components of Moso bamboo(Phyllostachys pubescens)are critical to physiological and ecological processes and play an important role in the material and energy cycles of the ecosystem.The coupled PROSPECT w... Biochemical components of Moso bamboo(Phyllostachys pubescens)are critical to physiological and ecological processes and play an important role in the material and energy cycles of the ecosystem.The coupled PROSPECT with SAIL(PROSAIL)radiative transfer model is widely used for vegetation biochemical component content inversion.However,the presence of leaf-eating pests,such as Pantana phyllostachysae Chao(PPC),weakens the performance of the model for estimating biochemical components of Moso bamboo and thus must be considered.Therefore,this study considered pest-induced stress signals associated with Sentinel-2A/B images and field data and established multiple sets of biochemical canopy reflectance look-up tables(LUTs)based on the PROSAIL framework by setting different parameter ranges according to infestation levels.Quantitative inversions of leaf area index(LAI),leaf chlorophyll content(LCC),and leaf equivalent water thickness(LEWT)were derived.The scale conversions from LCC to canopy chlorophyll content(CCC)and LEWT to canopy equivalent water thickness(CEWT)were calculated.The results showed that LAI,CCC,and CEWT were inversely related with PPC-induced stress.When applying multiple LUTs,the p-values were<0.01;the R2 values for LAI,CCC,and CEWT were 0.71,0.68,and 0.65 with root mean square error(RMSE)(normalized RMSE,NRMSE)values of 0.38(0.16),17.56μg cm-2(0.20),and 0.02 cm(0.51),respectively.Compared to the values obtained for the traditional PROSAIL model,for October,R2 values increased by 0.05 and 0.10 and NRMSE decreased by 0.09 and 0.02 for CCC and CEWT,respectively and RMSE decreased by 0.35μg cm-2 for CCC.The feasibility of the inverse strategy for integrating pest-induced stress factors into the PROSAIL model,while establishing multiple LUTs under different pest-induced damage levels,was successfully demonstrated and can potentially enhance future vegetation parameter inversion and monitoring of bamboo forest health and ecosystems. 展开更多
关键词 Moso bamboo Chlorophyll content Equivalent water thickness prosail model Multiple LUTs Pantana phyllostachysae Chao Sentinel-2A/B images
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基于PROSAIL模型的玉米冠层参数敏感性分析
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作者 李青 《科技创新与应用》 2023年第23期18-22,共5页
PROSAIL模型是一种基于辐射传输理论建立的植被冠层反射率模拟模型,其输入参数包括叶片结构和生理特征、冠层结构、土壤反射率、天空光散射比和观测几何等。为分析不同参数在不同波段对模型输出结果的影响,该文以玉米冠层为研究对象,对P... PROSAIL模型是一种基于辐射传输理论建立的植被冠层反射率模拟模型,其输入参数包括叶片结构和生理特征、冠层结构、土壤反射率、天空光散射比和观测几何等。为分析不同参数在不同波段对模型输出结果的影响,该文以玉米冠层为研究对象,对PROSPECT模型的输入参数进行定性的OTA局部敏感性分析和定量的EFAST全局敏感性分析,并得到以下结论:全局敏感性较强的输入参数为冠层叶面积指数、叶片叶绿素含量、叶片水分含量和平均叶倾角。叶片叶绿素含量对冠层反射光谱的影响主要集中在绿光和红光波段,能够解释超过一半的反射率方差变化。叶片水分含量在1 150~1 850 nm波段为敏感性最高的输入参数。在400~500 nm、750~950 nm和1 900~2 000 nm波段,LAI对反射率方差的贡献最大,全局敏感性指数均超过0.5。 展开更多
关键词 prosail模型 敏感性分析 冠层反射率 EFAST OAT
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基于PROBA/CHRIS遥感数据和PROSAIL模型的春小麦LAI反演 被引量:33
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作者 杨贵军 赵春江 +2 位作者 邢著荣 黄文江 王纪华 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期88-94,共7页
大面积区域作物叶面积指数(LAI)遥感反演,对指导作物管理具有重要的意义。该文基于2008年5-7月在黑河流域开展的大型星-机-地遥感综合试验获取的多角度高光谱PROBA/CHRIS数据及地面同步观测数据,利用PROSAIL辐射传输模型和神经元网络方... 大面积区域作物叶面积指数(LAI)遥感反演,对指导作物管理具有重要的意义。该文基于2008年5-7月在黑河流域开展的大型星-机-地遥感综合试验获取的多角度高光谱PROBA/CHRIS数据及地面同步观测数据,利用PROSAIL辐射传输模型和神经元网络方法反演春小麦LAI,并利用地面实测LAI进行验证和分析,结果表明:PROBA/CHRIS数据的最佳组合波段为band4(555.1nm)、band9(696.9nm)和band15(871.5nm),利用PROBA/CHRIS数据反演LAI时,3角度组合(0°、36°、55°)反演LAI精度最高(R2=0.854,RMSE=0.344;MAE=0.213)。随着观测角度增加LAI反演精度相应提高,但超过3个角度后,多观测角度数据会带来较大不确定性,影响神经元网络建模,导致LAI反演精度下降。 展开更多
关键词 遥感 神经元网络 反演 春小麦 LAI PROBA/CHRIS prosail
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基于优化PROSAIL叶倾角分布函数的玉米LAI反演方法 被引量:17
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作者 苏伟 郭皓 +2 位作者 赵冬玲 刘婷 张明政 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期234-241,271,共9页
叶面积指数(LAI)是描述玉米冠层结构的重要参数之一,PROSAIL模型是常用于反演LAI的机理模型,能较为真实地反演植被冠层真实情况,但PROSAIL模型中使用的叶倾角分布函数假定区域内所有作物叶倾角分布是相同的,不能反映玉米植株真实的叶倾... 叶面积指数(LAI)是描述玉米冠层结构的重要参数之一,PROSAIL模型是常用于反演LAI的机理模型,能较为真实地反演植被冠层真实情况,但PROSAIL模型中使用的叶倾角分布函数假定区域内所有作物叶倾角分布是相同的,不能反映玉米植株真实的叶倾角分布情况。本研究以高分一号遥感影像和地基激光雷达点云数据作为数据源,充分利用地基激光雷达(TLS)在获取植被结构参数上的优势,通过体素化的方法对玉米叶片回波点云进行分割,获取每个拟合叶片单元的叶倾角,进而得到玉米植株真实的叶倾角分布,结合椭球分布函数得到玉米精确的叶倾角分布函数,实现对PROSAIL模型中叶倾角分布函数的优化。研究过程中分别基于未改进的PROSAIL模型和经过TLS优化后的PROSAIL模型反演黑龙江825农场主要玉米种植区的LAI。LAI反演结果表明:2种反演方法得到的LAI与实测LAI都具有较好的相关性,决定系数R2分别为0.557 6和0.858 3,模型可信度较高;但基于PROSAIL模型反演所得LAI结果偏低,在利用TLS数据提取叶倾角对模型进行优化后,反演LAI的估算精度由26.53%提高到96.23%。由此可知,通过引入TLS点云数据改进农作物叶倾角分布函数能大幅度提高LAI反演的准确性。 展开更多
关键词 玉米 prosail模型 叶倾角分布函数 叶面积指数 地基激光雷达 高分一号
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改进Sobol算法支持下的PROSAIL模型参数全局敏感性分析 被引量:18
12
作者 马建威 黄诗峰 +4 位作者 李纪人 李小涛 宋小宁 冷佩 孙亚勇 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2016年第3期33-35,106,共4页
定量分析模型参数的敏感性是构建参数反演模型的关键步骤。本文采用改进Sobol全局敏感性分析算法,对PROSAIL模型的输入参数进行全局敏感性分析。结果表明:1在可见光波段430~760 nm范围内,叶绿素含量的总敏感度约为80%;2在近红外波段80... 定量分析模型参数的敏感性是构建参数反演模型的关键步骤。本文采用改进Sobol全局敏感性分析算法,对PROSAIL模型的输入参数进行全局敏感性分析。结果表明:1在可见光波段430~760 nm范围内,叶绿素含量的总敏感度约为80%;2在近红外波段800~1100 nm范围内,平均叶倾角、叶片干物质含量和LAI是影响冠层反射率的3个最重要的参数;3在短波红外波段1100~2500 nm范围内,叶片含水量逐渐成为影响冠层反射率的主要参数。叶绿素、水和干物质等参数吸收系数的变化及相对大小的不同是造成以上变化的主要原因。该研究可以为植被生化参数的反演提供理论基础。 展开更多
关键词 改进Sobol算法 全局敏感性分析 prosail模型
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基于Landsat-8遥感数据和PROSAIL辐射传输模型反演叶面积指数 被引量:5
13
作者 杜育璋 姜小光 +3 位作者 张雨泽 黄成 刘朝霞 刘亮 《干旱区地理》 CSCD 北大核心 2016年第5期1096-1103,共8页
为了探讨Landsat 8 OIL数据在LAI大范围反演方面的应用潜力,使用Landsat 8 OIL影像,通过PROSAIL辐射传输模型,采用3种波段组合(Band2-7,Band2-5,Band3-5)建立了3个模拟冠层反射率-叶面积指数(LAI)查找表,用2种代价函数(Geman and Mc Cl... 为了探讨Landsat 8 OIL数据在LAI大范围反演方面的应用潜力,使用Landsat 8 OIL影像,通过PROSAIL辐射传输模型,采用3种波段组合(Band2-7,Band2-5,Band3-5)建立了3个模拟冠层反射率-叶面积指数(LAI)查找表,用2种代价函数(Geman and Mc Clure代价函数,均方根误差代价函数)实现了对玉米、土豆、森林LAI的定量反演,并用LAI-2200测量数据作为相对真值对反演精度进行评价。结果表明:(1)使用Landsat 8数据,通过PROSAIL模型反演叶面积指数的精度是可以接受的,RMSE范围为在[0.892 4,1.205 0],R2范围为[0.721 3,0.873 3]。(2)Band5(近红外),Band4(红)Band3(绿)的波段组合反演效果在3种组合中精度最高,平均RMSE=0.993 1,R2=0.787 3。(3)Geman and Mc Clure代价函数比常用的均方根误差代价函数得到了更高的反演精度,平均RMSE=0.940 5,R2=0.817 5。(4)相对最优的反演策略是Band5,Band4,Band3的波段组合结合GM代价函数,RMSE=0.892 4,R2=0.873 3。(5)存在玉米土豆的反演值普遍低于测量值,而森林的反演值普遍高于测量值的问题。 展开更多
关键词 叶面积指数 prosail模型 LANDSAT 8 查找表
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基于PROSAIL模型的山地草原叶面积指数高光谱反演 被引量:2
14
作者 贠静 郑逢令 +4 位作者 安沙舟 阿斯娅·曼力克 李超 艾尼玩·艾麦尔 田聪 《新疆农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期451-457,共7页
【目的】研究基于PROSAIL模型监测天然草地的动态变化,掌握草地的质量与数量。【方法】研究使用地物光谱仪连续3年在天山北坡中段的2个山地草原样区采集光谱数据和配套数据,基于PROSAIL模型进行冠层LAI的高光谱反演,重点研究应用不同代... 【目的】研究基于PROSAIL模型监测天然草地的动态变化,掌握草地的质量与数量。【方法】研究使用地物光谱仪连续3年在天山北坡中段的2个山地草原样区采集光谱数据和配套数据,基于PROSAIL模型进行冠层LAI的高光谱反演,重点研究应用不同代价函数、植被种类变化对反演精度的影响。【结果】多数代价函数反演LAI的决定系数(R^(2))在0.54~0.55,均方根误差(RMSE)在0.23~0.25,归一化均方根误差(NRMSE)在17~19。在9个来自不同统计类型的代价函数中,常用的RMSE代价函数的反演精度相对不高。将获取的427个样方数据依据种类数分成组,然后用PROSAIL进行LAI反演。种类数越多,RMSE在增大,R^(2)在减少,反演精度越差。但精度的下降幅度不是均匀的,种类数≤2的组和种类数≤3的组之间精度差异最大。【结论】在利用物理模型反演天然草地的叶面积指数时,不同代价函数获得的反演精度差别比较大;随着植被种类数量的增多,反演的精度是下降的。 展开更多
关键词 叶面积指数 高光谱 草原 prosail
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基于PROSAIL模型的温性草甸草原FPAR遥感反演 被引量:2
15
作者 李刚 张华 +2 位作者 王道龙 张宏斌 辛晓平 《中国草地学报》 CSCD 北大核心 2014年第2期61-69,共9页
利用地面实测草地冠层反射率、叶绿素含量等数据,结合PROSAIL模型,分析了其反演草地FPAR的效果,并模拟叶绿素含量、LAI影响下的连续植被冠层反射率的变化情况,分析了冠层反射率与FPAR的关系,建立了草地冠层FPAR遥感估算模型。结果表明:... 利用地面实测草地冠层反射率、叶绿素含量等数据,结合PROSAIL模型,分析了其反演草地FPAR的效果,并模拟叶绿素含量、LAI影响下的连续植被冠层反射率的变化情况,分析了冠层反射率与FPAR的关系,建立了草地冠层FPAR遥感估算模型。结果表明:利用PROSAIL模型模拟的温性草甸草原生长季羊草群落和贝加尔针茅群落草地冠层FPAR值与MODIS反演的FPAR比较而言,PROSAIL模型能够很好地模拟生长季FPAR的季节动态,且比MODIS反演的FPAR与实测值更相近,但不同草地类型略有不同。 展开更多
关键词 温性草甸草原 辐射传输模型 MODIS FPAR产品 prosail模型 验证
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基于PROSAIL模型和遗传算法优化的BP神经网络模型的不同大豆种群叶面积指数反演比较 被引量:4
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作者 赫晓慧 冯坤 +1 位作者 郭恒亮 田智慧 《河南农业大学学报》 CSCD 2021年第4期698-706,共9页
以大豆叶面积指数(Leaf area index,LAI)反演为研究目标,利用PROSAIL模型和遗传算法优化后的BP神经网络模型,分别对重组自交系(Recombinant Inbred Lines,RIL)和自然野生大豆种群的LAI进行反演。结果表明,在对人工定向培育的RIL大豆种... 以大豆叶面积指数(Leaf area index,LAI)反演为研究目标,利用PROSAIL模型和遗传算法优化后的BP神经网络模型,分别对重组自交系(Recombinant Inbred Lines,RIL)和自然野生大豆种群的LAI进行反演。结果表明,在对人工定向培育的RIL大豆种群冠层叶片LAI反演中,PROSAIL模型表现出了更优异的反演能力,而对品种繁多的自然野生大豆种群LAI反演中,遗传算法优化后的BP神经网络模型表现出了更好的适用性,并且上述2种模型在始粒期(R5)时性能最佳,PROSAIL模型和遗传算法优化后的BP神经网络模型R2分别为0.89和0.85,RMSE分别为0.11和0.13,EA均为97%,典型生育期内的反演性能均优于全生育期综合反演性能。因此,针对同一农作物不同种群的表型特征反演,需要根据研究对象的特征来选择合适的模型,以便于精确的估测大豆长势情况,为农作物的规模化育种监测提供数据支持。 展开更多
关键词 叶面积指数 反演 BP神经网络 遗传算法 prosail模型
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基于核岭回归算法的PROSAIL模型反演高空间分辨率叶面积指数 被引量:2
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作者 郭恒亮 李晓 +1 位作者 付羽 乔宝晋 《草业学报》 CSCD 北大核心 2022年第12期41-51,共11页
准确估算叶面积指数(LAI)在生态、环境和气候变化研究方面具有重要作用。依靠卫星遥感技术能够获取大范围LAI产品,但其空间分辨率较低且依赖大量地面实测数据,难以满足高精度、大范围研究的需求。本研究基于30 m空间分辨率地表反射率数... 准确估算叶面积指数(LAI)在生态、环境和气候变化研究方面具有重要作用。依靠卫星遥感技术能够获取大范围LAI产品,但其空间分辨率较低且依赖大量地面实测数据,难以满足高精度、大范围研究的需求。本研究基于30 m空间分辨率地表反射率数据,在不依赖大量地面实测数据的情况下,提出基于核岭回归算法的PROSAIL物理模型反演LAI,首先对PROSAIL模型的输入参数进行敏感性分析,以确定输入参数并生成模拟数据集,从而建立模拟反射率与LAI之间的核岭回归反演模型,进行高空间分辨率LAI反演,并与基于多层感知机的PROSAIL模型、基于随机森林回归的PROSAIL模型进行对比分析。结果表明:基于核岭回归的PROSAIL模型获得了最高的LAI反演精度,模型决定系数(R2)为0。8089,均方根误差(RMSE)为0。2492,基于多层感知机和随机森林回归的PROSAIL模型反演精度较差,模型R2分别为0。7726和0。7118,RMSE分别为0。2781和0。2432。研究认为基于核岭回归的PROSAIL模型可以有效提升LAI反演精度,为快速准确的区域性高空间分辨率LAI反演提供了技术和方法。 展开更多
关键词 叶面积指数 核岭回归算法 prosail模型 反演
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基于Prosail模型和Landsat 8数据的小麦冠层含水量反演比较 被引量:9
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作者 侯学会 王猛 +4 位作者 刘思含 高帅 隋学艳 梁守真 万华伟 《麦类作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期493-497,共5页
为对比分析Prosail模型和Landsat 8数据在植被含水量反演中的效果,以冠层等效水厚度为植被含水量指标,首先基于地面实测植被参数和Landsat 8波谱响应函数,得到基于Prosail模型的宽波段反射率,并基于模拟宽波段数据和TM8卫星数据构建归... 为对比分析Prosail模型和Landsat 8数据在植被含水量反演中的效果,以冠层等效水厚度为植被含水量指标,首先基于地面实测植被参数和Landsat 8波谱响应函数,得到基于Prosail模型的宽波段反射率,并基于模拟宽波段数据和TM8卫星数据构建归一化植被指数(NDVI)、增强型植被指数(EVI)及两种归一化差值水分指数(NDWI),评价每种指数与小麦冠层含水量的相关性,再基于模拟植被数据、TM8植被数据和小麦冠层含水量,开展植被水分含量的建模和验证分析。结果表明,基于Prosail模型模拟得到的NDWI5和基于Landsat 8构建的NDWI5在小麦冠层含水量反演中的精度均优于NDVI、EVI和NDWI7,且二者的反演精度较为一致,可为地面实测数据过少的区域植被冠层含水量遥感反演提供一种新的思路。 展开更多
关键词 小麦 冠层含水量 NDWI prosail LANDSAT 8
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基于PROSAIL模型偏差补偿的水稻叶绿素含量遥感估测 被引量:11
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作者 刘潭 许童羽 +3 位作者 于丰华 袁青云 郭忠辉 王永刚 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期156-164,共9页
以东北水稻为研究对象,以提高叶绿素估测精度和模型可解释性为目标,提出了一种混合建模方法。以PROSAIL辐射传输机理模型为基础,模拟水稻冠层光谱,建立叶绿素含量的查找表,初步估测叶绿素含量,并采用最小二乘支持向量机(LSSVM)建立误差... 以东北水稻为研究对象,以提高叶绿素估测精度和模型可解释性为目标,提出了一种混合建模方法。以PROSAIL辐射传输机理模型为基础,模拟水稻冠层光谱,建立叶绿素含量的查找表,初步估测叶绿素含量,并采用最小二乘支持向量机(LSSVM)建立误差模型,对PROSAIL模型偏差进行补偿,弥补PROSAIL建模时产生的误差。为验证模型的估测能力,选取13种与作物叶绿素关系较为密切的植被指数,通过不同统计模型的模拟分析,筛选出4种较优的植被指数,分别建立单因子输入的最优预测模型(GNDVI、RSI、(SDr-SDb)/(SDr+SDb)的乘幂模型及MCARI的指数模型)。以4种植被指数作为输入,利用偏最小二乘法(PLS)、LSSVM回归法、BP神经网络及本文提出的混合建模方法分别构建水稻叶绿素含量多因子预测模型,并进行估测和验证。结果表明,相比单因子输入的最优预测模型,混合模型具有较低的预测偏差,其建模集R^2=0.7406,RMSE为0.9852 mg/dm^2,验证集R^2=0.7332,RMSE为1.0843 mg/dm^2。与采用其他多因子预测模型相比,本文方法具有较高的估测精度和良好的鲁棒性。另外,混合建模方法以PROSAIL模型为基础,物理意义较为明确,提高了预测模型的可解释性。本文可为作物叶绿素含量估测提供新的思路和方法,为诊断水稻氮营养含量和监测水稻长势提供参考。 展开更多
关键词 水稻 叶绿素含量 光谱分析 prosail模型偏差补偿 混合建模
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基于PROSAIL辐射传输模型的毛竹林分冠层反射率模拟研究 被引量:5
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作者 曾琪 余坤勇 +4 位作者 姚雄 郑文英 张今朝 艾婧文 刘健 《植物科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期699-707,共9页
冠层光谱反射率直接关系到毛竹(Phyllostachys pubescens Mazel)林冠层参数的反演,对毛竹林地土壤肥力间接估测具有重要意义。以PROSPECT5、PROSAIL模型为基础,从叶片尺度和冠层尺度分析模型参数对叶片和冠层反射率的影响,构建毛竹冠层... 冠层光谱反射率直接关系到毛竹(Phyllostachys pubescens Mazel)林冠层参数的反演,对毛竹林地土壤肥力间接估测具有重要意义。以PROSPECT5、PROSAIL模型为基础,从叶片尺度和冠层尺度分析模型参数对叶片和冠层反射率的影响,构建毛竹冠层叶面积指数(LAI)-冠层反射率查找表并通过代价函数选取最优冠层反射率,从而实现毛竹林分冠层反射率的准确模拟。结果表明,在叶片尺度,PROSPECT模型参数敏感性从高到低依次为叶肉结构参数(N)>叶绿素含量(C_(ab))>等效水厚度(EWT)>干物质含量(C_m)>类胡萝卜素含量(C_(ar));在冠层尺度,PROSAIL模型参数敏感性从高到低依次为LAI>C_(ab)>EWT>C_m>N>C_(ar)>ALA(平均叶倾角);叶片尺度反射率整体大于冠层尺度反射率;在400~900 nm波长范围内,PROSAIL模型模拟的冠层光谱反射率与实测光谱反射率拟合效果较好,相对误差为6.71%。 展开更多
关键词 毛竹 prosail模型 尺度效应 冠层反射率
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