基于高光谱与多光谱植被指数的洪河沼泽植被叶面积指数估算模型对比研究

以洪河国家级自然保护区为研究区,2009年8月中旬,在研究区野外实测沼泽植物冠层的光谱反射率和叶面积指数(LAI),将地面实测的植物高光谱反射率以Landsat-5 TM波段范围为基准进行波谱重采样,以重采样后的光谱反射率计算多光谱植被指数,用几种常见的高光谱和多光谱植被指数建立估算沼泽植被叶面积指数的统计回归模型,对比这些模型的精度,选出最优模型.研究结果表明,用各植被指数建立的估算沼泽植被叶面积指数的回归模型分别为二次函数、对数函数或指数函数;各模型对沼泽植被叶面积指数的反演精度差别较大;在全波段高光谱植被指数中,用全波段归一化植被指数H-FNDVI(R930,R515)构建的估算沼泽植被叶面积指数的模型最佳;在常规高光谱植被指数中,用修正简单比率H-MSR构建的估算沼泽植被叶面积指数的模型最佳;在多光谱植被指数中,用多光谱归一化植被指数M-NDVI构建的估算沼泽植被叶面积指数的模型最佳.对比发现,由多光谱数据提取的植被指数构建的模型对研究区LAI的估算效果不太理想,而从实测高光谱数据提取的窄波段特有植被指数构建的估算沼泽植被叶面积指数模型表现出较明显的优势,表明窄波段植被指数更适合用来监测沼泽植被叶面积指数.     

基于MODIS高分辨率气溶胶反演的ETM+影像大气校正

针对陆地遥感影像,提出一种利用MODIS遥感数据反演高分辨率气溶胶光学厚度(AOD)进行大气效应校正的方法.采用地基和MODIS卫星遥感结合的方法确定气溶胶模型,通过暗目标法确定地表反射率,反演得到1 km高分辨率的气溶胶光学厚度分布.将反演的气溶胶与地面太阳光度计观测值进行对比验证发现,其相对误差小于10%,反演精度很高.将得到的气溶胶参数带入辐射传输模型中,对当天同地区的Landsat ETM+数据进行大气校正试验,结果表明,该方法反演得到的气溶胶参数可以对遥感图像进行有效的大气效应校正.与试验区同步观测地表反射率对比发现,经过大气校正后的ETM+光谱明显比校正前更接近真实地表光谱,从而更有助于地物真实光谱信息的提取及其识别研究.     

基于ETM+的表观荔枝波谱反射率反演研究

试从现有的大量遥感影像中提取不同环境下地物的反射率,以目前常用的ETM＋影像数据和荔枝波谱数据提取为例,先对影像进行系统校正得到星上反射率,然后采用6S大气校正模型对图像进行订正,反演地物的真实反射率,并采用与野外实测相结合的方法,分析了星上反射率、6S反演的反射率与实测值之间的误差,结果证明6S校正法是一种较高精度的地物波谱反演方法,可以方便、快捷、准确地从现有的大量遥感影像上直接获取荔枝的反射率.为下一步的自动高效从影像反演地物反射率的研究奠定了基础.     

植被冠层多角度遥感研究进展

综述了近年来关于植被冠层多角度遥感研究的最新成果，分别讨论了二向性反射的正向模型和参量反演问题在理论和实际应用中的新进展。分析了卫星平台多角度遥感的应用前景及面临的困难，指出了未来多角度遥感研究的新方向。     

基于多时相冠层结构参数对冠层光谱的敏感性分析

遥感反演的前提需对模型的输入参数进行敏感性分析.该文选取冬小麦返青期、拔节期、孕穗期和抽穗期,考虑输入参数之间的相关性,以辐射传输模型(PROSAIL)为研究对象,对比分析了局部敏感性和全局敏感性方法在模型不确定性和LAI敏感性上的差异.结果表明,随着冬小麦的生长,模拟光谱与实测光谱吻合度提高,模型模拟的不确定性降低;与局部敏感性方法相比,全局敏感性方法的模型不确定性降低,模拟精度提高,冠层光谱对LAI的敏感性有明显变化,植被指数对LAI的敏感性则相对稳定;与NDVI相比,TGDVI对LAI更敏感.     

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

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。     

基于MERSI和MODIS的太湖水体叶绿素a含量反演

水体叶绿素a含量的遥感反演是监测水体光学特性、评价水体污染的一个重要指标.本文以FY-3A/MERSI和AQUA/MODIS遥感影像为数据源,结合水体实测的叶绿索a含量,利用两类反射率模型,研究星载数据遥感反演叶绿素a的可行性.研究表明:基于FY-3A/MERSI和AQUA/MODIS可见光-近红外通道的光谱反演模型(...     

海岸带地区SPOT卫星影像大气校正方法比较及精度验证

为获得反演海岸带地区地表真实反射率的最佳大气校正方法,分别利用DOS、6S及FLAASH三种模型对SPOT卫星影像进行大气校正,对比分析校正前后影像的典型地物光谱曲线及NDVI指数的变化情况,并对结果进行精度验证。研究表明:三种大气校正模型均能有效去除大气对遥感影像的影响,获取较为准确的地表反射率信息;对比河流、水库、海水、植被、城镇、裸地等六种典型地物校正前后的光谱曲线,与DOS及6S模型相比,FLAASH模型校正结果中各地物反射率差别较大、特征明显,能较好的还原地表真实情况;NDVI指数检验显示,FLAASH模型对地物NDVI响应更强烈,在地物光谱响应特征分析等方面具有更强的优势,是三种模型中最适宜海岸带地区SPOT影像的大气反演方法。研究方法及结论可为同类研究提供参考与借鉴。     

基于Landsat-8遥感数据和PROSAIL辐射传输模型反演叶面积指数

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。     

基于Landsat 8 OLI影像的塔里木河下游河岸林叶面积指数反演

叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)是描述植物冠层结构特征的重要参数,也是研究植物冠层表面物质和能量交换必不可少的参数。根据在塔里木河下游河岸林地利用LAI-2250实测的LAI数据,比较Landsat 8 OLI遥感数据提取的几种常规植被指数估算LAI的能力,建立LAI估算模型,并利用实测数据对模拟结果进行精度验证,生成塔里木河下游LAI分布图。结果表明:(1)各植被指数(Vegetation Indexes,VIs)与LAI均具有一定的相关性,对于不同的植被指数,二次多项式回归模型相关性均最高;(2)在不区分植被类型的样本分析中,大气阻抗植被指数(Atmospherically Resistant Vegetation Index,ARVI)与实测LAI具有最高的相关性;(3)分别针对柽柳林和胡杨林样本分析,判定系数R2和反演精度均具有不同程度的提高,对应的最适植被指数分别为归一化植被指数(Normalized Differential Vegetation Index,NDVI)和ARVI;(4)塔里木河下游河岸植被LAI有3个高值区:大西海子水库附近、下游中部和尾闾湖台特玛湖附近。全区LAI值主要分布在0~1.5之间,均值为0.361。该研究结果为遥感提取塔里木河下游河岸林带高空间分辨率的叶面积指数数据提供了数据支持和方法支撑。     

植被遥感的Monte Carlo模拟研究

蒙特卡罗 ( Monte Carlo)方法是一种随机统计方法 ,计算机技术的发展使需要大样本数量的蒙特卡罗方法能在植被遥感中得到应用。本文总结了用蒙特卡罗方法模拟研究植被冠层 BRDF和热点效应的过程 ,并详细地综述了蒙特卡罗模拟研究中需要涉及的描述植被结构的参量 :LAI、LAD、G函数、孔隙率、自由路径和相位函数。     

用于植被冠层分析的高光谱波段的组合方法研究

波段数目多和波段宽度窄是高光谱分辨率遥感的两个显著特点 ,常规的用于分析的波段组合方法在信息的利用上是不充分的。笔者利用六种植物的冠层测量数据作为试验样本 ,使用了系统聚类分析的方法 ,找出具有信息相似性的波段 ,将这些波段划分为同一种通道类型 ,它们对于植被冠层中的同一种生化成分是敏感的 ,并使用主成分分析的方法进行降维、合并处理 ,得出可以用于实际分析的波段线性组合方法。最后利用前两个主成分的相对得分图 ,进行不同物种类别的划分 ,达到识别的目的。     

Simulation of leaf area index and biomass at landscape scale

The method for simulating the temporal and spatial distribution patterns of leaf area index (LAI) and biomass at landscape scale using remote sensing images and surface data was discussed in this paper. The procedure was: (1) annual maximum normalized difference vegetation index (NDVI) over the landscape was calculated from TM images; (2) the relationship model between NDVI and LAI was built and annual maximum LAI over the landscape was simulated; (3) the relationship models between LAI and biomass were built and annual branch, stem, root and maximum leaf biomass over the landscape were simulated; (4) spatial distribution patterns of leaf biomass and LAI in different periods all the year round were obtained. The simulation was based on spatial analysis module GRID in ArcInfo software. The method is also a kind of scaling method from patch scale to landscape scale. A case study of Changbai Mountain Nature Reserve was dissertated. Analysis and primary validation were carried out to the simulated LAI and biomass for the major vegetation types in the Changbai Mountain in 1995.     

Effect of canopy cover and canopy background variables on spectral profiles of savanna rangeland bush encroachment species based on selected Acacia species (mellifera,tortilis, karroo) and Dichrostachys cinerea at Mokopane,South Africa

The proliferation of woody plant species on savanna rangelands (i.e. bush encroachment) degrades rangeland quality, thereby threatening the biodiversity conservation effort as well as pastoral farming. Hyperspectral remote sensing offers possibilities for discriminating encroaching bush species in support of management of semi-arid savanna rangelands. As a preliminary step towards establishing a spectral library of common encroaching species on savanna rangelands, the effect of canopy leaf cover, background dry soil and grass on the spectral profiles of the common encroaching species Acacia karroo, Acacia mellifera, Acacia tortilis and Dichrostachys cinerea was analysed. A sample of healthy mature plants in prime, full leaf condition was utilised at an encroached rangeland in Mokopane, South Africa. The spectral signatures were collected in-situ, using a field spectrometer pointed above the sample specimen canopies. The canopy and canopy background variables tended to modify the reflectance of the encroaching bush species in the near infrared (800–1300 nm) in which they were spectrally most separable. Canopy background dry grass tended to increase near infrared reflectance, while dry soil tended to reduce the spectral contrast among the species. These effects were reduced by high leaf content. In a thicket canopy structure, the overall reflectance tended towards the spectral profile of the more dominant species.     

黄河中游大尺度植被冠层截留降水模拟与分析

大尺度植被冠层截留降水定量模拟与分析是揭示气候变化和人类活动综合作用下区域水沙变化机制的重要研究内容。以黄河中游河口镇—潼关区间为研究区,耦合遥感等空间数据与植被冠层截留估算模型,利用地面监测站点降水数据、GLASS叶面积指数遥感数据和地理信息空间分析技术,定量模拟和分析了黄河中游20 世纪80 年代以来3 个典型年份的地表植被冠层截留降水及其时空变化特征。结果表明：（1） 20 世纪80 年代以来,特别是20 世纪末实施的生态修复政策,使得黄河中游叶面积指数显著提高,植被覆盖明显改善;（2） 20 世纪80 年代以来,黄河中游植被冠层截留降水发生了明显变化,1984 年、1995 年和2010 年研究区植被冠层截留降水量区域年平均值分别为19.57 mm、13.66 mm和22.68 mm,截留率分别为3.24%、3.32%和4.92%;（3） 黄河中游植被冠层截留降水特征及其变化受降水特征和地表植被状况共同影响,其中,降水量是决定植被冠层截留降水特征的控制性因素,而叶面积指数年际变化是影响植被冠层截留降水特征变化的主要因素。     

基于遥感和地面数据的景观尺度叶面积指数和生物量的模拟

The method for simulating the temporal and spatial distribution patterns of leaf area index (LAI) and biomass at landscape scale using remote sensing images and surface data was discussed in this paper,The procedure was:(1) annual maximum normalized difference vegetation index (NDVI) over the landscape was calculated from TM images;(2) the relationship model between NDVI and LAI was built and annual maximum LAI over the landscape was simulated;(3) the relationship models between LAI and biomass were built and annual branch ,stem ,root and maximum leaf biomass over the landscape were simulated;(4) spatial distribution patterns of leaf biomass and LAI in different periods all the year round were obtained.The simulation was based on spatial analysis module GRID in ArcoInfo software ,The method is laso a kind of scaling method from patch scale to landscape scale ,A case study of Changbai Mountain Nature Reserve was dissertated ,Aalysis and primary validation were carried out to the simulated LAI and biomass for the major vegetation types in the Changbai Mountain in 1995.     

基于TM数据的太湖叶绿素a浓度定量遥感反演方法研究

探讨利用常规卫星遥感数据Landsat/TM定量反演太湖叶绿素a(Chl-a)浓度的方法。在对Landsat/TM影像进行几何校正、辐射定标、大气校正等预处理的基础上,选择适于太湖Chl-a浓度定量反演的最佳波段或波段组合,采用半经验回归模型和混合光谱分解模型分别建立太湖Chl-a浓度定量反演模型,并对不同模型及反演结果进行对比分析。     

基于高光谱数据的天山北坡积雪孔隙率反演研究

以新疆天山北坡中段典型流域季节性积雪为研究对象,基于高光谱遥感监测技术,分析了融雪期积雪孔隙率与光谱反射率的相关性。采用偏最小二乘法(PLS)对相关性较高的波段进行压缩,并提取贡献率最高的前四个主成分,以此用来确定神经网络的隐含节点数、输入层、输出层的初始权值,建立PLS-BP模型进行积雪孔隙率反演研究。结果表明:当隐含节点数为3,模型的线性确定相关系数(R²)较高为0.9159,RMSE为0.04,相对误差为0.23。与传统偏最小二乘回归(PLSR)、主成分回归(PCA)建模方法相比,精度较高,所建定量模型可用于高光谱遥感反演积雪孔隙率。     

利用ASTER遥感数据反演陆面温度的算法及应用研究

陆面温度是地气交换过程的一个重要参数,在生态环境研究中应用很广。传统方法只能进行点上的观测和计算,遥感的出现则使得计算区域陆面温度成为可能。ASTER遥感数据具有较高的空间分辨率和光谱分辨率,能够提供比NOAA/AVHRR和Landsat等遥感数据更丰富的陆面信息,有助于提高反演陆面温度的精度。本文以新疆自治区阿瓦提县典型研究区域为例,根据ASTER遥感数据的特点,基于温度/比辐射率分离算法的思想,运用ADE(AlphaDerivedEmissivity)、比值法和MMD(Maximum-MinimumDiffer-ence)三个模块计算陆面温度,并简要分析了模型的主要误差来源。分析结果表明本文所采用的算法是可行的,ASTER遥感数据用于反演陆面温度可以取得比较理想的结果,具有良好的应用前景。     

基于纹理特征的香格里拉县冷杉林郁闭度遥感估测研究

以香格里拉县2006年TM影像、2006年森林资源二类调查小班数据为信息源,结合研究区冷杉林地面实测标准地（30m×30m）数据,提取香格里拉县冷杉林TM影像分布信息及标准地纹理特征因子（共48个）,对各因子进行相关分析;利用主成分法对纹理特征因子进行因子分析,最终选出13个纹理特征因子利用偏最小二乘法进行回归建模并进行模型精度检验。根据回归估测模型以及提取出的冷杉林各波段纹理特征因子,进行研究区冷杉林郁闭度反演。结果表明,基于遥感影像纹理特征建立的郁闭度遥感估测模型,其RE=13.8%,RMSE=10.39,精度为83.3%。研究区冷杉林郁闭度反演可知冷杉林郁闭度多分布在0.6~0.7范围内,多为中度郁闭林地。