本文關(guān)鍵詞：基于PROSAIL模型的反射率-LAI數(shù)值分布模式研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：葉面積指數(shù)(LAI)是指單位地面面積上的所有葉片向下投影的面積之和。LAI作為葉片的重要物理屬性參數(shù),是描述陸地表面相關(guān)進程模型的主要輸入?yún)?shù),被廣泛應(yīng)用到了生態(tài)學、生物地球化學、氣候?qū)W等相關(guān)研究領(lǐng)域。在植被定量遙感研究中,植被冠層的反射率與LAI之間的定量耦合關(guān)系的探討是其中的核心問題之一。對于基于反射率遙感數(shù)據(jù)進行LAI的反演,進而估算植被第一生產(chǎn)率,評價生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量等問題,具有至關(guān)重要的意義。 PROSAIL模型是一種結(jié)合了植物葉片微觀光譜模型PORSPECT和中觀的植被冠層輻射傳輸模型SAIL而發(fā)展起來的一種綜合性植被輻射傳輸模型,充分考慮到植被微觀層次上葉綠素、胡蘿卜素、葉片含水量、土壤反射效應(yīng),以及中觀層次上LAI、葉片空間分布、葉傾角分布等特征的影響,已應(yīng)用于LAI數(shù)據(jù)產(chǎn)品的開發(fā)。 本文基于Landsat7ETM+衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)和野外實測數(shù)據(jù),通過PROSAIL模型模擬,建立了研究區(qū)域的多光譜反射率一LAI耦合關(guān)系查找表,進而完成區(qū)域LAI制圖。主要研究工作如下： (1)基于PROSAIL模型建立多光譜反射率——LAI模擬數(shù)據(jù)集及其分布模式。LAI在光譜空間的分布模式主要分為兩個方面,一方面是LAI在紅光波段和近紅外波段反射率構(gòu)成的纓帽光譜平面上的分布模式,一方面是LAI在纓帽變換后的亮度、綠度和濕度空間的分布模式。分布模式的研究主要建立在模擬數(shù)據(jù)集的基礎(chǔ)上,結(jié)合歸一化植被指數(shù)(NDVI)在對應(yīng)光譜空間的分布模式來理解和分析LAI的分布模式。 (2)模型敏感性分析和多年野外實測數(shù)據(jù)為模型參數(shù)取值范圍的確定提供了重要依據(jù)。通過敏感性分析,確定了相應(yīng)參數(shù)取值間距,以減少模擬結(jié)果出現(xiàn)過多的相似結(jié)果。同時,野外實測數(shù)據(jù)提供了土壤線選擇、葉傾角范圍等重要先驗知識,使得模擬結(jié)果更加貼近研究區(qū)狀況。 (3)為了更接近影像的反射率,將高光譜反射率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的Landsat7ETM+各個波段多光譜反射率數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)換的高光譜反射率數(shù)據(jù)包括兩部分,部分是野外實測地物反射率數(shù)據(jù),一部分是PROSAIL模型模擬得到的冠層反射率。 (4)建立查找表。將模擬數(shù)據(jù)集進行插值,分別獲得紅光反射率—近紅外反射率—LAI的查找表和亮度—綠度—濕度——LAI查找表。 (5)進行LAI制圖,驗證反演結(jié)果。根據(jù)查找表分別對Landsat7ETM+影像進行LAI提取,結(jié)果表明基于反射率—近紅外反射率——LAI形式的查找表獲得的LAI制圖結(jié)果更好。由于實測數(shù)據(jù)驗證影像數(shù)據(jù)存在尺度上的差異,因此選擇同類產(chǎn)品MODIS LAI進行比較驗證。首先Landsat7ETM+LAI反演結(jié)果進行升尺度,獲得與MODIS LAI相同分辨率的結(jié)果。統(tǒng)計分析表明兩者具有一定的相似性,本結(jié)果具有一定的可信度。 (6)對LAI反演過程中存在的不確定性進行了討論。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在進行LAI反演的過程中,反演結(jié)果受到多種不確定性因素的影響,并且在驗證過程中,也存在著多種細微的不確定性影響著驗證結(jié)果。
【關(guān)鍵詞】：葉面積指數(shù) PROSAIL模型 Landsat7ETM+ 升尺度 影像分割 反射率—LAI分布模式
【學位授予單位】：蘭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：P237;Q94-3
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 目的和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.3 研究內(nèi)容及技術(shù)路線14-15
• 1.4 章節(jié)安排15-17
• 第2章 原理與方法17-27
• 2.1 LAI在紅光—近紅外波段光譜空間中的分布模式17-20
• 2.2 LAI在亮度、綠度和濕度空間分布模式20-23
• 2.3 PROSAIL植被輻射傳輸模型23-24
• 2.4 高光譜反射率與多光譜反射率轉(zhuǎn)換24-25
• 2.5 LAI反演結(jié)果驗證25-27
• 第3章 數(shù)據(jù)準備27-33
• 3.1 研究區(qū)概況27-28
• 3.2 地面數(shù)據(jù)與預(yù)處理28-29
• 3.2.1 地面LAI獲取28-29
• 3.2.2 實測高光譜數(shù)據(jù)獲取與處理29
• 3.3 Landsat 7 ETM+影像獲取與預(yù)處理29-33
• 3.3.1 影像獲取29-30
• 3.3.2 大氣校正30-31
• 3.3.3 幾何精校正31
• 3.3.4 基于對象的影像分割及分類31-33
• 第4章 結(jié)果與討論33-57
• 4.1 PROSAIL模型敏感性因子33
• 4.2 模型參數(shù)取值33-36
• 4.3 紅光/近紅外反射率—LAI分布模式36-43
• 4.4 纓帽變換亮度、綠度和濕度—LAI分布模式43-52
• 4.5 反演結(jié)果驗證52-54
• 4.6 討論54-57
• 第5章 結(jié)論與展望57-61
• 5.1 主要結(jié)論57-59
• 5.2 展望59-61
• 參考文獻61-66
• 在學期間的研究成果66-67
• 致謝67-68

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