高温差地区光谱解混反演路域植被空间格局的辐射传输模型研究

Based on the radiative transfer theory the physical model gets leaf surface wax layer correction and temperature correction of the evergreen vegetation according to the thought of “research the theory of models－model construction ―testing to correct models with the measured data― application of models”. It is necessary trying to get the leaf inclination angle density model of the needles, the more perfect models will be finished finally. At the same time, the testing data of “Synchronous experiment thought”is used to check the model and improve it’s precision. Meanwhile,exploring the relationship of the spectral between measured data and remote sensing images of the mixed vegetation will be done in order to establish the models of inverting the way how the spectral mixed, and more important the information we getting from the inversion could help us determine the distribution of the vegetation. .The theory of quantitative remote sensing will be promoted along with the study of this subject . It will improve the application ability and the accuracy of the inversion information we need when we use the models.

本研究以辐射传输理论为基础，按照“理论研究－模型构建－实测数据检验修正模型—模型应用”的研究思路，对叶片物理模型进行温度修正及常绿植被叶片表面蜡质层光学特性修正，建立囊括针叶叶倾角分布理论的耦合辐射传输模型，应用典型实验路段“星地同步”试验所测数据对模型进行检验与完善；结合多时相的LANDSAT、高分卫星、资源卫星等遥感影像信息源，分析阔叶－针叶混交林实测光谱与遥感影像光谱之间的关系，探讨建立光谱解混统计学模型的方法，探索植被分布情况与光谱混合之间的相关关系，在此基础上进行基于辐射传输模型反演植被分布情况的定量遥感理论研究。.通过本课题的研究将促进辐射传输理论的完善与实际应用，提高高等级公路路域环境评价体系的业务化运行能力和植被理化信息反演的精度。

公路的建设和发展给周边的自然、生态、人文环境带来了复杂的影响。本课题以定量遥感理论为基础，以多时相影像为数据源，结合野外“星地同步”试验，以辐射传输理论为核心，按照“理论研究—模型构建—实测数据检验修正模型—模型应用”的研究思路，分析阔叶－针叶混交林实测光谱与遥感影像光谱之间的关系，探讨叶片表面蜡质层和温度影响下的辐射传输模型修正方法，在此基础上进行基于辐射传输模型反演植被分布情况及参数的定量遥感理论研究。构建更适应于南方丘陵地带的叶片-冠层耦合模型，以动态、定量的手段分析公路路域植被健康状况，并取得一定先进性研究成果：.（1）探索适用于针叶植被的针叶叶倾角分布模型，充分考虑叶倾角的一般分布类型以及现有的Campbell椭球分布函数，针对针、阔叶树的叶倾角不同分布特征，引入旋转椭球分布函数模型，构建L-SAIL模型；.（2）将温度变化导致介质折射率变化理论引入至叶片辐射传输模型中对模型进行温度修正，构建T-PROSPECT模型；.（3）通过构建时间序列影像南方典型植被（端元）和混合像元的EVI时间序列曲线，弥补了多光谱数据波段数较少致使针阔叶林混合像元解混精度不高的缺陷。.（4）在辐射传输模型的计算过程中导入南方常绿植被叶片表面蜡质层对波谱的反射、吸收、透射的作用过程，发现叶片在去除蜡质层前后400nm-2500nm光谱区间反射率发生较明显改变；去除蜡质层对植被红边参数没有影响，并不会导致“红边”移动；.（5）构建T-PROSPECT耦合4SAIL、GLIBERTY模型与LSAIL模型的耦合模型，确定耦合模型的相关参数，探索耦合模型的精度和适用性。且利用修正后的辐射传输模型对南方丘陵路域植被参数进行反演，植被参数反演精度得到较大提升。.本课题构建了更适用于南方丘陵地带的辐射传输模型，形成实用的路域植被生理参数反演体系，推动南方丘陵地区路域植被退化监测评价的建立与完善，成果具有重要的理论意义和社会意义。