利用辐射传输模型和随机森林回归反演LAI

针对辐射传输模型与查找表结合反演叶面积指数的方法存在反演工作量大且反演速度缓慢的问题,提出利用辐射传输模型和随机森林组合模型对路域植被叶面积指数进行估算的方法。该模型定义一种辐射传输模型和随机森林回归模型结合反演叶面积指数的方法。以研究区实测高光谱数据和模拟光谱数据为数据源,在相关性分析和敏感性分析的基础上,选取适宜作为反演因子的植被指数,而后进行随机森林算法回归,反演得到预测叶面积指数。结果表明:基于辐射传输模型和随机森林算法反演的路域植被叶面积指数与实测结果一致,准确及时的反映路域植被叶面积指数信息,可以较好地应用在路域环境植被参数反演中。     

面向LAI 反演的参数化SAILH 模型

建立了一种基于植被冠层辐射传输模型SAILH 的参数化模型。该模型首先对SAILH 模型中用到的9 个 中间变量的计算过程进行简化, 然后用一个明确的表达式计算光照冠层的单次散射贡献。分别用模拟数据和2008 年黑河地区星-机-地同步实验中获取的地面测量数据对该参数化模型的反演精度和效率进行了评价。评价结果表明 该参数化模型能在保证反演精度的基础上极大的提高反演效率; 利用模拟数据进行的模型稳定性评价表明, 参数 化模型的稳定性优于SAILH 模型。     

GLIBERTY-DSAIL耦合模型反演南方混交林植被LAI

针对南方丘陵地区针叶-阔叶混交林植被叶面积指数(leaf area index,LAI)反演精度低且研究较少的问题,本文提出了一种GLIBERTY-DSAIL耦合模型组合多元线性回归反演LAI的方法。本研究以GLIBERTY-DSAIL模型模拟光谱和植被实测高光谱为数据源,通过相关性分析,选取与LAI相关性高的植被指数作为反演因子,构建多元线性回归模型定量反演植被LAI并进行精度评定。结果表明:与LAI显著相关的RVI、DVI、GNDVI、MSAVI这4种植被指数作为反演因子,结合本文提出的组合模型反演LAI,模型预测决定系数R²为0.708 6,均方根误差RMSE为0.302 1,精度整体较高。该组合方法可较好地用于反演针叶-阔叶混交林植被LAI,为南方地区混交林LAI的研究提供新思路。     

利用CHRIS/PROBA数据定量反演草地LAI方法研究

以内蒙古锡林河流域典型草地为研究样区,基于新一代微卫星CHRIS/PROBA高光谱遥感数据,利用双层冠层反射率模型(A two - layer Canopy Reflectance Model,ACRM)定量反演叶面积指数(LAI).首先对高光谱数据进行预处理和统计分析,并结合反演结果对角度信息的敏感性进行分析,确定适...     

经验模型与PROSPECT+4SAIL模型反演路域LAI比较研究

遥感定量分析方法能够通过生物量相关因子直观反映路域植被的生长过程,为探索公路建设运营对自然环境的影响及其影响的复杂性提供强有力的技术手段。利用高分辨率IKONOS影像,研究两种遥感解译方法反演路域植被叶面积指数(LAI),对比分析其结果与精度,探索适用于路域生态环境这一特殊生态区域植被LAI的反演方法。研究表明,物理模型法较经验模型法更具有适普性和准确性,更适用于路域植被LAI的反演,精度更高。     

利用GPS-IR估算雪深的反演模型研究

利用全球定位系统反射信号干涉测量(GPS-IR)反演雪深成为近年来研究的热点领域。在此基础上,针对卫星反射信号分离这一问题,该文提出一种基于小波分解重构的卫星反射信号提取模型。利用coif5小波变换分解6层信噪比数据重构低频分量获取卫星反射信号,并对其反演精度和稳定性进行判别分析。结果表明:该方法克服了低阶多项式拟合分离卫星反射信号存在的局限性;算法简单实用,具有较强的抗干扰能力,分解得到的卫星反射信号较好;均方根误差和平均绝对误差分别降低了34%和27%;单颗卫星线性回归模型平均相关系数达到0.737,相比传统方法提高40%。     

地面LiDAR数据模拟及单木LAI反演

地面激光雷达Li DAR可以快速获取高精度、高密度的点云数据,在植被结构参数获取方面的应用越来越广泛。为了定量分析地面激光雷达点云数据获取单木结构参数的能力和精度,本文提出利用光线跟踪结合植被真实结构模拟地面3维激光扫描仪的单木点云数据(以RIEGL VZ-1000为例),并结合间隙率模型反演单木叶面积指数LAI。在点云模拟过程中,充分考虑了脉冲特性,包括光斑大小、波束发射角以及回波探测强度。重点分析了光斑大小和最小探测强度对LAI反演的影响,并采用根河实测单木数据进行了验证。结果表明,光斑大小和最小探测强度的设定对于LAI反演结果存在很大影响,该结论对于提高地面激光雷达点云数据反演植被结构参数精度具有重要意义。     

基于神经网络的LAI遥感反演影响因素分析

基于BP神经网络和植被冠层辐射传输模型PROSAIL对LAI进行反演,针对BP神经网络中网络结构设计的关键问题,从网络隐含层层数、隐含层节点数和学习速率等3个方面进行分析与讨论,确定了最佳的BP网络结构,取得了较好的反演结果。     

机载Lidar数据的农作物覆盖度及LAI反演

虽然Lidar点云数据已被广泛应用于获取森林各项结构参数,但这些方法并不适合于低矮的灌丛、林地和农作物。本文以玉米为研究对象,提出利用机载Lidar点云数据的强度信息和全波形数据中的距离与扫描天顶角信息,反演农作物覆盖度和LAI的方法。在黑河进行的飞行实验和地面验证表明,该方法具有较高精度,也表明Lidar在低矮自然植被监测和农业应用上有较大潜力。     

Retrieval of wheat leaf area index using price approach based on inversion of canopy reflectance model

This paper reports estimation of the Leaf Area Index (LAI) of wheat crop from IRS-LISS-III data using Price (1993) approach. Empirical approach for LAI estimation with different NDVI estimation procedures viz. radiance, apparent reflectance and dark object subtraction (DOS) based atmospheric correction were also evaluated. Validation of LAI retrieval and NDVI normalizations were carried out using field level measurements of crop LAI and spectral property using canopy analyzer and spectro-radiometer, respectively over selected fields in Bhopal District, Madhya Pradesh. It was observed that empirical relations are sensitive to the NDVI estimation approach and DOS method performed better as compared to other two approaches. It was also observed that LAI estimation from Price algorithm is sensitive to the crop attenuation coefficients. Crop specific attenuation coefficients reported in literature for Indian cultivars gave higher accuracy. The root mean square (RMS) error of 0.77 for LAI estimation was achieved using above described approach.     

作物LAI的遥感尺度效应与误差分析

以黑河中游盈科绿洲为研究区, 利用Hyperion高光谱数据, 采用双层冠层反射率模型(ACRM)迭代运算反演LAI; 通过LAI的均值化(LAImean)以及Hyperion数据反射率线性累加反演LAI(LAIp), 定量分析LAI反演的尺度效应; 从模型的非线性和地表景观结构的空间异质性2个方面分析引起反演误差的原因, 并在LAI-NDVI回归方程的基础上利用泰勒展开的方法对低分辨率数据反演结果进行了误差纠正。结果表明, 地表景观结构的空间异质性是造成多尺度LAI反演误差的关键因素, 通过泰勒展开式能很好地实现大尺度数据LAI反演结果的误差纠正。     

基于被动微波遥感技术的玉米冠层叶面积指数反演

基于玉米冠层结构参数实测数据和Matrix-Doubling(MD)模型构建了玉米出苗期至抽穗期的冠层多波段、双极化微波辐射特性模拟数据库;通过对模拟数据的回归分析得到了玉米冠层在各波段的微波发射率及其与透过率之间的经验关系,并将经验关系应用于0阶微波辐射传输模型;结合土壤发射率模型构建了玉米冠层覆盖地表的微波辐射亮温参数化计算模型,并基于该参数化模型、利用玉米样地微波亮温观测试验数据,采用迭代方法进行了玉米叶面积指数(LAI)的反演.研究表明,LAI反演值与实测值的相关系数r＞0.9,说明多波段被动微波遥感数据在植被冠层LAI反演方面具有较大的应用潜力.     

地面高光谱和PROSAIL模型的冬小麦叶绿素反演

针对现有研究在反演叶绿素含量不足的问题,该文基于地面高光谱和实测农学数据,采用PROSAIL模型和连续小波变换并结合偏最小二乘回归、支持向量机和人工神经网络方法反演冬小麦叶绿素。先通过PROSAIL模型模拟作物光谱,再对模拟光谱进行连续小波变换,筛选出敏感波段和尺度并应用于4组实测数据,最后利用小波系数和实测叶绿素构建偏最小二乘回归、支持向量机和人工神经网络反演模型。研究结果表明,利用小波系数构建反演模型的精度相比于植被指数反演有所提高,在基于小波系数反演叶绿素的方法中偏最小二乘法精度略高于其他两种方法。通过将PROSAIL模型、连续小波变换和偏最小二乘回归结合能够实现冬小麦叶绿素遥感估算。     

基于多角度遥感物理模型的叶面积指数反演

与传统遥感观测相比,多角度对地观测通过对林木多个方向的观察,可得到丰富的森林三维空结构信息,为定量遥感提供新的途径。本文根据不同遥感数据选择合适的模型并建立相应的查找表。TM/ETM+数据采用混合像元分解模型,CHRIS数据考虑不同森林场景选择不同的遥感物理模型,在选择合适的模型基础上,根据模型的不同敏感参数和试验区选择的特点设计查找表参数,并由模型正演建立查找表,再根据插值的方法由遥感图像的反射率值反演LAI。两种数据反演得到的LAI与MODIS 15A2 LAI产品比较分析。结果表明多角度遥感反演准确率有一定的提高,具有一定的理论研究和实际应用价值。     

Retrieval of boreal forest LAI using a forest reflectance model and empirical regressions

Spectral invariants provide a novel approach for characterizing canopy structure in forest reflectance models and for mapping biophysical variables using satellite images. We applied a photon recollision probability (p) based forest reflectance model (PARAS) to retrieve leaf area index (LAI) from fine resolution SPOT HRVIR and Landsat ETM+ satellite data. First, PARAS was parameterized using an extensive database of LAI-2000 measurements from five conifer-dominated boreal forest sites in Finland, and mixtures of field-measured forest understory spectra. The selected vegetation indices (e.g. reduced simple ratio, RSR), neural networks and kNN method were used to retrieve effective LAI (L_e) based on reflectance model simulations. For comparison, we established empirical vegetation index-LAI regression models for our study sites. The empirical RSR–L_e regression performed best when applied to an independent test site in southern Finland [RMSE 0.57 (24.2%)]. However, the difference to the best reflectance model based retrievals produced by neural networks was only marginal [RMSE 0.59 (25.1%)]. According to this study, the PARAS model provides a simple and flexible modelling tool for calibrating algorithms for LAI retrieval in conifer-dominated boreal forests. The advantage of PARAS is that it directly uses field measurements to parameterize canopy structure (LAI-2000, hemispherical photographs) and optical properties of foliage and understory.     

基于GPS掩星技术反演大气参数模型的优化

准确掌握地球大气中的水气分布，了解水气变化趋势对天气现象、全球气候变化、数值预报具有理论研究及实用价值。以无线电掩星技术为基础，利用掩星数据反演大气参数剖面。对原反演模型的不足进行了论证，并给出了反演个例。详细地论述了通过引入MM5先验温度T再通过线性迭代的方法反演对流层下部水汽廓线原理，给出了优化后模型反演个例。并对模型优化后反演廓线中存在的问题进行了分析，提出了下一步优化方向。     

基于NDVI与LAI的水稻生长状况研究

在水稻反射光谱特性与水稻生物参数关系的支持下 ,以吉林省德惠市夏家点镇为研究区 ,探讨了一条基于TM遥感影像反演得到的归一化植被指数 (NDVI)与地面观测数据叶面积指数 (LAI)的水稻生长状况的研究途径 ,并利用NDVI以及LAI对该区 2 0 0 0年和 2 0 0 1年的水稻生长状况进行了分析研究。