[發明專利]一種基于碳衛星數據的KI夫瑯和費暗線反演葉綠素熒光的方法

在審

• 申請號: 201910017218.0
• 申請日: 2019-01-08
• 公開（公告）號: CN109765204A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 高懋芳;李石磊;李召良;段四波;冷佩;韓曉靜;鄭小坡
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 北京恒創益佳知識產權代理事務所(普通合伙) 11556
• 代理人: 付金豹

本發明公開了一種基于碳衛星數據的KI夫瑯和費暗線反演葉綠素熒光的方法，包括以下步驟：步驟1：獲取碳衛星ACGS探測儀星下點觀測數據O2?A波段的衛星觀測輻亮度光譜曲線；步驟2：獲取碳衛星ACGS探測儀對日定標數據的O2?A波段的輻照度光譜曲線；步驟3：截取太陽輻照度光譜曲線和輻亮度光譜曲線位于769.95～770.25nm的通道及對應值；步驟4：將769.95～770.25nm波段范圍內的輻照度和輻亮度處在相同波長位置的通道值一一對應，得到兩個長度相同的數組；步驟5：用最小二乘法擬合769.95～770.25nm波段范圍內輻亮度和輻照度值，反演葉綠素熒光。本發明不再使用數據庫中太陽輻照度數據，僅使用碳衛星的對日定標太陽輻照度數據進行熒光值的計算，避免了不同數據源系統之間可能存在的誤差。

技術領域

本發明屬于植被葉綠素熒光遙感反演的技術領域，特別是涉及一種基于碳衛星數據的KI夫瑯和費暗線葉綠素熒光遙感反演方法。

背景技術

葉綠素熒光是葉片受光激發后，葉綠素分子由高激發態向基態轉換時在可見光—近紅外區域發出的紅光及遠紅光。葉綠素熒光是光合作用的副產品，源于吸收光合有效輻射APAR，與植被光合固碳及熱耗散同根同源，同植被總初級GPP和植被受脅迫狀態密切相關，因此開展葉綠素熒光的研究有重大的意義。

相當于傳統方法，衛星遙感技術提供了一種大范圍獲取地表溫度數據的手段，具有傳統野外測量方法所不具備的高效、廉價等優勢。

從衛星觀測數據中反演葉綠素熒光反演理論上存在一個難題，即葉綠素熒光作為植被冠層發射的信息，它只占衛星接收到的反射信息的很小一部分(不到5％)，如何從衛星總入瞳輻亮度中剝離出來自葉綠素熒光的那部分信息是反演的難點。

經過數十年的研究，學者們已經發展出了很多方法來解決這一問題，這些方法在一定的假設條件下，可以準確的從衛星遙感觀測數據中反演出植被熒光信息，現有的方法大致可分為三類：基于大氣輻射傳輸方程的算法、簡化的物理模型算法與數據驅動算法。其中，基于大氣輻射傳輸方程的算法是沿用近地表提取葉綠素熒光的方法，并在此基礎上考慮大氣的吸收和散射效應，但是需要高精度的大氣訂正；簡化的物理模型算法是基于熒光對大氣窗口內太陽夫瑯和費暗線的填充，忽略大氣的影響的反演方法，該方法僅可利用大氣窗口內的太陽夫瑯和費暗線，且需要獲取大氣層頂的太陽輻照度光譜；數據驅動算法是將傳感器觀測到的入瞳輻亮度看作非熒光信號和熒光信號的疊加，利用非熒光目標光譜構成的訓練集，對其光譜進行提取，用提取到的少量特征表達觀測到的非熒光信號，再利用簡化的輻射傳輸方程進行熒光信號的提取，該方法可以在降低硬件需求的同時提高了算法效率，但是該算法中的經驗參數設置和訓練集的選取會對結果造成很大影響。

很明顯，這些方法都有各自的優缺點，并且都需要在特定的條件下，才能反演得到精確的植被葉綠素熒光信息。

發明內容

為了解決上述技術問題中的不足之處，本發明提供了一種基于碳衛星數據的KI夫瑯和費暗線葉綠素熒光遙感反演方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種基于碳衛星數據的KI夫瑯和費暗線反演葉綠素熒光的方法，，包括以下步驟：

步驟1：獲取碳衛星ACGS探測儀星下點觀測數據O2-A波段的衛星觀測輻亮度光譜曲線；

步驟2：獲取碳衛星ACGS探測儀對日定標數據的O2-A波段的輻照度光譜曲線；

步驟3：截取太陽輻照度光譜曲線和輻亮度光譜曲線位于769.95～770.25nm的通道及對應值；

步驟4：將769.95～770.25nm波段范圍內的輻照度和輻亮度處在相同波長位置的通道值一一對應，得到兩個長度相同的數組；

步驟5：用最小二乘法擬合769.95～770.25nm波段范圍內輻亮度和輻照度值，反演葉綠素熒光。