两种BRDF室外测量方法的RGM模拟对比与误差分析

目标物的反射特性,无论是在遥感模型还是在遥感反演中都扮演着重要的角色,因此选用正确的自然条件下目标物反射特性的测量方法是遥感定量分析的基础。长期以来在自然条件下(即太阳直射光和天空漫射光同时存在)测量目标物的反射特性时,可以获得BRF(Bidirectional Reflectance Factor)作为目标反射特性的描述,但这样获得的BRF与辐射环境有关。为了消除辐射环境的影响,获得真正能够反映目标物的反射特性的BRDF(Bidirectional Reflectance Distribution Function),前人提出了一些野外测量的方法。本文在此基础上,利用计算机模拟的辐射度(Radiosity)模型在真实场景基础上模拟BRF值,分析测量方法中存在的系统误差受观测条件影响的大小,比较了测量方法的优劣,提出了野外测量时选择测量方法的基本原则。

利用辐射度模型模拟玉米冠层辐射分布

随着遥感研究的深入和计算机技术的提高,地面目标二向性反射分布函数(BRDF)的研究不断深入,计算机模拟模型因其对植被结构的细致描述并能更真实模拟光线与植被冠层之间的相互作用,受到越来越多的学者重视。本文以2000年在中国科学院栾城生态系统试验站测量的夏玉米为例,在对玉米三维结构进行实地测量的基础上,利用扩展的L系统对生长期的玉米进行建模,进而应用基于真实结构场景的辐射度模型(RGM)计算了玉米场景的二向性反射率因子(BRF),对模拟结果与实测结果进行了分析与比较,结果显示两者之间具有较好的一致性。证明辐射度模型用于植被冠层光辐射分布模拟是行之有效的,可以为波谱库提供可靠的多角度数据,并为进一步冠层辐射分布的研究工作奠定了基础。

叶片非朗伯特性影响冠层辐射分布的辐射度模型模拟与分析

在大量的植被冠层遥感模型中,辐射度模型作为一种计算机模拟模型具有很多优点,它对理解植被—辐射相互作用过程和研究植被冠层辐射机理具有重要的理论价值。传统的辐射度模型假设冠层内叶片为朗伯体。但随着对叶片特性的深入研究发现,叶片的反射特性不能单纯的看成是理想漫反射过程。为了消除传统辐射度模型的朗伯假设,完善辐射度模型,本文利用Phong光照模型模拟叶片表面非朗伯(镜面反射)部分的分布特性,在基于真实结构冠层场景的辐射度模型(RGM)的基础上,增加了叶片镜面反射分量的计算。文中以玉米冠层为例,比较并分析了叶片的镜面反射分量对冠层辐射分布的影响。最后,从辐射度模型原理出发,进一步推导得出了计算冠层镜面反射分量的辐射度公式,从理论上证明了在可见光—近红外区的冠层镜面反射分量与波长无关。本文使用的方法具有简单、易于实现的特点。经过扩展后的辐射度模型既保留了传统辐射度模型的优点,又增加了该模型的功能和模拟范围。

基于扩展真实结构模型的地基多角度遥感视场效应分析

为研究地面多角度遥感测量中的视场(FOV)效应问题,扩展了计算机真实结构模型,进行了玉米和小麦冠层的野外模拟测量和误差评估研究。扩展模块与POV-Ray模型进行了对比,验证结果一致。模拟测量分析表明,地面多角度观测试验中,FOV效应可导致近红外双向反射率(BRF)偏差接近0.1。玉米FOV效应比小麦明显。大FOV条件下,难以获得精确的热点位置、大小和宽度。研究弥补了真实结构模型在大FOV条件下的不足,证实了"定面积法"和"定像素法"的一致性,肯定了小麦冠层大FOV观测的可行性。研究结论将有助于地面定量遥感实验和理论建模。