[發明專利]一種全球通用植被總初級生產力遙感指數估算方法

有效

• 申請號: 202010976999.9
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112149295B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 吳文瑾;李新武
• 申請（專利權）人: 中國科學院空天信息創新研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 北京得信知識產權代理有限公司 11511
• 代理人: 孟海娟;阿蘇娜

本發明公開一種全球通用植被總初級生產力遙感指數估算方法。該方法基于全球通用植被總初級生產力遙感指數模型，采用遙感數據對陸地植被GPP實現大范圍的快速估算。擬合效果顯著優于目前的NIRv指數獲取的結果，而且該指數模型表現在不同植被類型和緯度之間有較好的一致性，可以準確追蹤不同植被類型的物候變化，同時不易受雪的影響。

技術領域

本發明涉及全球植被生產力估算技術領域，具體涉及一種全球通用植被總初級生產力遙感指數估算方法。

背景技術

目前對植被總初級生產力(gross?primary?productivity,GPP)的估算主要采用光能利用率模型(light-use?efficiency,LUE)和太陽誘導葉綠素熒光模型(sun-inducedchlorophyll?fluorescence,SIF)兩種方式。其中LUE模型將GPP建模為植被對光合有效輻射的吸收部分，光合有效輻射總量和，以及光能轉化效率的乘積(即GPP＝fPAR×PAR×ε)。而ε與植被類型和空氣溫濕度等參數存在復雜的關系，需要針對不同植被類型建立查找表來獲取，導致計算過程十分復雜。同時由于空氣溫濕度等氣象參數通常采用再分析模型獲得，空間分辨率較低，且氣象站點在全球的不均勻分布導致不同區域精度也存在差異，給GPP的計算帶來復雜的不確定性。而基于SIF的GPP估算需要對植被的熒光信號進行測量，這種星載傳感器目前還無法實現大范圍空間的連續覆蓋，并且SIF與GPP的關系在不同區域和不同植被類型中存在一定差異。

為了更方便對GPP進行估算，也有一些研究通過建立新型植被指數直接對GPP進行擬合，如葉綠素/胡蘿卜素指數(chlorophyll/carotenoid?index,CCI)通過中分辨率成像光譜儀(Moderate?Resolution?Imaging?Spectroradiometer，MODIS)波段11和波段1的歸一化比值(b11-b1)/(b11+b1)進行計算，并認為與常綠針葉林的光合作用物候具有很好的一致性；植被近紅外指數(near-infrared?reflectance?of?vegetation,NIRv)采用近紅外反射率和歸一化植被指數(normalized?difference?vegetation?index,NDVI)的乘積獲得，被認為可以更好反映GPP的動態。這些指數雖然在特定區域應用中效果可觀，但與GPP的回歸關系在不同地理位置和植被類型中存在差異，在研究中更多僅用于對GPP的動態進行反映，而非計算GPP的實際數值。估算GPP時需要針對具體區域和樹種采用不同的計算公式，目前未見有全球通用回歸模型的相關報道。

發明內容

為了解決上述問題，本發明公開一種全球通用植被總初級生產力遙感指數估算方法，包括以下步驟：

首先，提出全球通用植被總初級生產力遙感指數模型，模型的計算公式為：

GPP＝A×CC×PAR×Ev+B，

其中，A＝0.15，B＝1.3,為回歸模型的經驗系數，該系數全球統一，不必隨不同的植被類型和地理位置進行調整；CC代表植被覆蓋度；PAR是總體下行短波輻射；Ev是植被對光合有效輻射的總體轉化效率，為吸收效率和利用效率的乘積；

將CC通過歸一化植被指數NDVI進行近似；吸收效率通過近紅外波段反射率-NIR進行表征，利用效率通過葉綠素含量占總色素含量的比例-Rchl進行表征，

則該模型可以進一步推導為：

GPP＝A×NDVI×PAR×NIR×Rchl+B；

利用MODIS反射率數據分別計算每日的NDVI，NIR和Rchl均值，并通過相應產品獲取PAR；

基于所述全球通用植被總初級生產力遙感指數模型求得最終的植被總初級生產力值。