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。

扩展真实结构模型模拟植被冠层半球图像

半球成像技术是植被冠层结构非接触测量方法中的重要手段之一,但是在提取针叶林等复杂植被结构参数方面精度较低。目前,利用多波段计算和多相机比对来提高精度成为研究热点。由于仪器和环境条件限制,地面试验较为困难,因此开展半球图像模拟试验非常必要。目前的模拟研究仅集中在可见光波段,且多考虑单次散射,因而不适应多波段的模拟需求。基于球形投影和画家算法,对计算机真实结构模型RGM进行了扩展,充分考虑多次散射,实现了可见光、近红外和热红外多波段植被半球图像的快速模拟。模拟实例显示,扩展模型能有效而逼真地模拟不同类型冠层下方的不同波段的半球图像,并在可见光波段模拟出较好的太阳和天空效果。该扩展模型将为植被冠层结构测量和遥感反演研究提供有利支撑。