[發(fā)明專利]一種適用于植被稀疏區(qū)的葉綠素反演方法

有效

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• 申請日: 2015-07-15
• 公開（公告）號: CN105352893B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何彬彬;殷長明;全興文
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于遙感技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種適用于植被稀疏區(qū)的葉綠素反演方法，具體來講涉及一種利用多種植被指數(shù)組合的方式來降低植被稀疏區(qū)土壤背景對葉綠素反演結(jié)果影響的方法。

背景技術(shù)

葉綠素是植被葉片中的基本組成物質(zhì)，對光合進程、太陽輻射的光能利用、大氣二氧化碳的吸收等具有密切關(guān)系。而且，葉綠素作為葉片中重要的含氮物質(zhì)，對植物氮素營養(yǎng)的吸收和利用具有比較準確的指示作用。因此，準確估計植被葉綠素含量，對于研究植被的健康狀況，生產(chǎn)力的估計，碳循環(huán)的研究有著重要的意義。

在應用遙感手段估算植被葉綠素含量時，物理模型反演是一種較為常用且穩(wěn)健的方法，但是該類方法應用于植被稀疏區(qū)域(如：幼苗期農(nóng)作物)時，觀測得到的反射率或植被指數(shù)往往不僅對葉綠素含量變化敏感，而且對土壤背景信息也十分敏感，土壤背景將會直接影響最終的葉綠素反演精度。有學者在降低土壤背景影響方面已做過部分工作，提出的窄波段植被指數(shù)組合TCARI/OSAVI(TCARI:3*((R₇₀₀-R₆₇₀)-0.2*(R₇₀₀-R₅₅₀)*(R₇₀₀/R₆₇₀)),OSAVI:1.16*(R₈₀₀-R₆₇₀)/(R₈₀₀+R₆₇₀+0.16))在中高葉綠素濃度范圍內(nèi)有效地降低了土壤背景的敏感性。但是該植被指數(shù)組合在低葉綠素濃度范圍內(nèi)(C_ab<25μg/cm²)對土壤背景依然比較敏感，即對植被幼苗生長期的葉綠素反演而言仍存在較大的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種利用多種植被指數(shù)組合的方式來降低植被稀疏區(qū)土壤背景對葉綠素反演結(jié)果的影響的方法，從而提高植被稀疏區(qū)葉綠素的反演精度。

葉面積指數(shù)(LAI)可以在一定程度上反映植被與土壤背景在遙感像元中的比例，因此，在利用某個光譜指數(shù)反演葉綠素含量時，討論是否存在土壤背景的影響，可以轉(zhuǎn)化為觀察所建立的相關(guān)關(guān)系是否受LAI的影響。因此，本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：利用廣泛使用的PROSAIL輻射傳輸模型(耦合了葉片光學特性模型PROSPECT模型和植被冠層輻射傳輸模型SAILH模型)模擬在不同LAI水平下植被指數(shù)隨葉綠素變化的特征，模擬出對LAI變化不敏感且對葉綠素含量變化敏感的兩種植被指數(shù)組合。然后建立其與遙感影像計算出的植被指數(shù)之間的代價函數(shù)并進行分區(qū)域反演，不同區(qū)域采用不用的反演策略，進而達到在由低到高的整個葉綠素濃度范圍內(nèi)降低土壤背景對反演結(jié)果影響的效果。

進一步的是，該種方法主要針對植被稀疏區(qū)易受土壤背景影響的植被葉綠素反演過程。

進一步的是，遙感影像特指經(jīng)過預處理之后的高光譜遙感影像。

進一步的是，用到的兩種植被指數(shù)組合方式分別為CI_green/G(CI_green:R₈₆₀/R₅₆₀-1,G:R₅₆₀/R₆₅₅)與TCARI/OSAVI，其中CI_green/G在葉綠素低濃度范圍(Cab<25μg/cm²)對LAI不敏感而TCARI/OSAVI在中高葉綠素濃度區(qū)對LAI的變化表現(xiàn)不敏感。

進一步的是，用于分區(qū)域的閾值根據(jù)實測數(shù)據(jù)情況確定。

本發(fā)明的有益效果：在實際的植被葉綠素反演工作中，當植被分布稀疏時，觀測得到的反射率將不可避免的受到土壤背景的影響，進而影響最終的葉綠素反演精度。相比于傳統(tǒng)的基于單個植被指數(shù)或單種植被指數(shù)組合方式的葉綠素反演方法，本發(fā)明通過充分利用不同植被指數(shù)組合方式各自的優(yōu)點并對其進行加以結(jié)合的方式，可以達到在由低到高的整個葉綠素濃度范圍內(nèi)降低土壤背景對反演結(jié)果影響的效果，從而有助于葉綠素反演精度的提高。

附圖說明

圖1為植被指數(shù)組合CI_green/G(a)和TCARI/OSAVI(b)分別對LAI變化的敏感性分析對比。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。