国科大植被遥感期末复习总结

植被遥感期末复习总结 垂直结构激光雷达 植被 水平高分辨率光学遥感 I物候特征时序卫星遥感 一、植被生理生态基础 1. 能量平衡各环节中，植被生态系统的作用 ① 冠层反射率是地球系统辐射强迫的直接驱动要素；植被覆盖变化改变能量平衡 ② 蒸散（ET）以潜热方式降低地表温度 2. 植被覆盖与气候变化 ① 仅考虑短波辐射形式地表反照率（albedo） .,植被反照率裸地albedo 植被减少，地表反射能量f,地表温度J ② 考虑albedo与ET综合页献 a. 低纬度地区ET潜热贡献大（甚至大于显热H）, ET减少，植被减少，地表温度f b. 高纬度地区albedo增加导致的辐射强迫变化大于ET减小的增温作用，植被减少，地表 温度I *潜热地球储存热量 ET影响地表能量辐射 3. GPP总初级生产力 NPP净初级生产力NPPGPP-Ra （植物自养呼吸） NEP净生态系统生产力NEPNPP-Rh （异样呼吸）or NEPGPP- （RaRh） NEE净生态系统碳交换量NEE-NEP NBP净生物群系生产力NBPNEP-非呼吸消耗的扰动量 CO通量往往与NEP相等，当植被繁茂时也可近似看做NPP 4. 物质循环H20、C、N （光合、呼吸） *C循环带动其他物质循环。RS在C循环中的作用提取与陆地生态系统C循环有关参数驱 动模型；生成植被指数直接/间接估算C通量（尚无这样的指数，但SIF可推GPP有这样的 迹象）NDVI NPP、LUE、RE *H20循环既是物质循环又是能量循环 *温室气体（H2O/CO2/CH4）影响大气 5. PFT环境条件响应对生态系统过程影响相似（外貌、叶型、叶属性、光合途径） 二、植被反射率光谱原理与特征 1. 反射率（地物反射率reflectance）用于衡量物质反射本领。定义为物体表面反射能量与到 达物体表面入射能量的比值。P nL/E 反照率（albedo）用于反映地表对太阳辐射的吸收能力。地表在太阳辐射的影响下，反射 辐射通量与入射辐射通量的比值。 区别①reflectance是指某一波段向一定方向的反射，albedo是反射率在所有方向上的积分。 ② reflectance是波长的函数，不同波长reflectance不一样；albedo是对全波长而言的。 2. 表观反射率遥感器观测到的辐射信号与太阳入射辐射信号的比值 TOC、TOA传感器位置不同 TOC在冠层或近地表水平，对于植被对象的遥感表观反射率 TOA对于卫星，遥感器入瞳处的上行辐射与大气顶层的太阳入射辐射能量的比值 *TOC忽略了 I I光诱导叶绿素荧光（SIF）的贡献（上行辐射）；TOA忽略了大气多次散射和辐 射、临近像素的反射和辐射（上行辐射）的影响。因此TOA中除地物本身的反射/吸收信息 外，还包含大气吸收特征，即有大气程辐射和大气吸收的影响。 *到达水平地表的太阳入射能量尹到达地物的太阳入射能量（坡度、地形、遮挡等，且对于 垂直分布差异大的高分辨率图像，到达地物面与水平地表的太阳入射能量有差异） 3. BRDF 与 BDF ① BRDF （二向反射分布函数）来自方向地表辐照度微增量与其所引起方向的反射辐射亮度 增量之比。BRDF描述入射光与非透明表面相互作用的函数，包括入射角与观测的天顶角和 方位角。 ② BDF （二向反射率因子）相同辐照度条件下，观测方向的地物反射辐亮度与一个理想的 漫反射体在该方向的反射辐亮度之比。 *数值上BDFnBRDF, BRDF特性与环境辐射无关,BRF则与环境有关。 4. 方向性方向性反射与尺度关联 根据成像条件和测量模式的差异 ① 方向-方向反射率入射光为平行直射光或可忽略散射光；波谱测量仪仅测定某特定方向 的反射能量。eg强天测量地物反射率波谱QBRDF ② 半球-方向反射率入射能量在2 n半球空间分布；波谱测量仪仅测定某特定方向的反射 能量。eg全阴天用地物波谱仪测散光处反射率 ③ 方向-半球反射率入射光为平行直射光或可忽略散射光；波普测量仪测定2 n半球空间 的平均反射能量。eg积分球原理测定反射率波谱 ④ 半球-半球反射率入射能量在2 n半球空间分布；波普测量仪测定2 n半球空间的平均反 射能量。eg地物反照率波谱 5. 植被反射光谱形状（680、970、1400） 植物反射光谱随叶片中的H2O、色素、干物质（N/其他生化组分）、叶片结构不同，在不同 波段会呈现不同形态和特征。 作物冠层光谱特性受冠层结构（植被种类）、生长状况、土壤背景、天气状况等因素影响。 6. 植被指数 ① 植被特征提取方法植被指数、植被吸收/反射特征、特征光谱位置 ② red （红光波段）、NIR （近红外波段） a. RVI （比值植被指数）、NDVI （归一化植被指数） 过原点的直线上，RVI与NDVI值相等，距NIR轴距离越近，值越大，植物越茂密；其反演 的植被参数也满足这一特性 b. PVI （垂直植被指数） 平行于土壤线的直线PVI等值，距土壤线越近，PVI越大 C.SAVI （土壤调节植被指数） 协调PVI与NDVI/RVI的矛盾低植被覆盖区PVI；高植被覆盖区NDVI/RVI d. ARVI （抗大气植被指数） 引入蓝光波段以抵消红光波段大气传输影响，NDVI优化 e. EVI （增强型植被指数） 综合了 ARVISAVI的优点 EVI指数能消除热点现象，且有更好的敏感性 *ARVI/RVI q PVI SAVI } EVI NDVIARVI J 7. 红边位置随叶绿素含量、生物量、叶片结构参数变化 蓝移植被由于病虫害or因污染、物候变化而“失绿”，红边向蓝光方向移动 红移植被生物量、色素含量高，生长旺盛时，红边向长波方向移动 三、植被遥感模型 1. PROSPECT叶片光学模型基于Allen平板模型 只考虑叶绿素的吸收、存在一定局限性，目前的PROSPECT V5版中已考虑胡萝卜素的吸收 影响 输入参数叶片结构参数N、叶绿素含量Cab、含水量H20、干物质含量Cm 输出参数叶片反射率与透过率 2. 其他叶片光学特性模型 光子追踪模型（细胞结构）、N通量模型、针叶模型 3. 冠层辐射传输模型 ① SAIL模型考虑角度，观测/太阳观测角、天顶角 ② 冠层结构模拟单/双参数冠层叶倾角分布函数 ③ PROSAIL冠层辐射传输模拟模型由叶片光学特性模型PROSPECT和冠层反射模型SAIL耦 合而成的叶片-冠层光谱模拟模型。 输入参数叶面积指数LAI、平均叶倾角、叶片反射率与透射率、观测天顶角与观测方位角、 太阳天顶角与太阳方位角、土壤反射率、天空散射光比例 输出参数冠层反射率 4. 几何光学模型 5. 计算机模拟模型 四、地表植被参数遥感定量反演 1. 植被参数定量遥感反演遥感辐射传输模型模拟的反向过程 植被参数反演需了解①反演植被参数类型②