【畢業(yè)學位論文】內(nèi)蒙古草原產(chǎn)草量遙感監(jiān)測方法研究碩士論文

密級： 論文編號： 中國農(nóng)業(yè)科學院 學位論文 內(nèi)蒙古草原產(chǎn)草量遙感監(jiān)測方法研究 士研究生：陶偉國 指 導 教 師：徐 斌 研究員 申請學位類別：理學碩士 專 業(yè)：生態(tài)學 研 究 方 向：草地遙感 培 養(yǎng) 單 位：中國農(nóng)業(yè)科學院研究生院 農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所 提交日期 2007 年 6 月 s. 007 中國農(nóng)業(yè)科學院 碩士學位論文評閱人、答辯委員會名單表 論文題目 內(nèi)蒙古草原產(chǎn)草量遙感監(jiān)測方法研究 論文作者 陶偉國 專 業(yè) 生態(tài)學 研究方向 草地遙感 指導教師 徐斌 培養(yǎng)單位（研究所） 資源區(qū)劃研究所 姓名 職稱 碩（博）導師 單 位 專 業(yè) 簽 名 覃志豪 研究員 碩導 博導 中國農(nóng)業(yè)科學院 農(nóng)業(yè)遙感 評 閱 人 李召良 研究員 碩導 博導 中國科學院地理所 定量遙感 答辯 主席 陳佑啟 研究員 碩導 博導 中國農(nóng)業(yè)科學院 環(huán)境工程 章力建 研究員 碩導 博導 中國農(nóng)業(yè)科學院 農(nóng)業(yè)生態(tài) 李召良 研究員 碩導 博導 中國科學院地理所 定量遙感 劉連友 研究員 碩導 博導 北京師范大學 資源生態(tài) 董云社 研究員 碩導 博導 中國科學院地理所 地球化學 王道龍 研究員 碩導 博導 中國農(nóng)業(yè)科學院 資源環(huán)境 任天志 研究員 碩導 博導 中國農(nóng)業(yè)科學院 農(nóng)業(yè)生態(tài) 答 辯 委 員 會議記錄（秘書） 楊秀春 論文答辯時間地點 區(qū)劃所 2 樓 獨 創(chuàng) 性 聲 明 本人聲明所呈交的論文是我個人在導師指導下 進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得中國農(nóng)業(yè)科學院或其它教育機構(gòu)的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。 研究生簽名： 時間： 年 月 日 關(guān)于論文使用授權(quán)的聲明 本人完全了解中國農(nóng)業(yè)科學院有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，即：中國農(nóng)業(yè)科學院有權(quán)保留送交論文的復印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編學位論文。同意中國農(nóng)業(yè)科學院可以用不同方式在不同媒體上發(fā)表、傳播學位論文的全部或部分內(nèi)容。 (保密的學位論文在解密后應遵守此協(xié)議 ) 論文作者簽名： 時間： 年 月 日 導師簽名： 時間： 年 月 日 I 摘 要 內(nèi)蒙古草原是中國北方的天然生態(tài)屏障，全國五大牧區(qū)之一，也是中國重要的畜牧業(yè)基地。能夠準確及時的獲取該區(qū)域牧草的產(chǎn)量以及隨時間、空間變化的特征是實現(xiàn)合理、高效、持續(xù)利用草原資源的關(guān)鍵， 因此利用衛(wèi)星遙感技術(shù)對內(nèi)蒙古草地進行動態(tài)監(jiān)測和估產(chǎn)研究具有重要意義。其次，內(nèi)蒙古草原類型典型，地面樣方豐富，以內(nèi)蒙古草原為平臺進行產(chǎn)草量的遙感估算方法研究對其他地區(qū)同類研究也具有借鑒意義。 目前草原產(chǎn)草量動態(tài)監(jiān)測中使用較為廣泛的是統(tǒng)計模型，但不同的研究者由于使用地面樣點數(shù)量不同做出的結(jié)果差異較大，不少情況下缺少模型驗證，主要是選擇幾種遙感指標通過決定系數(shù)做簡單的比較，結(jié)果的可靠性難以保證。因此，本文以內(nèi)蒙古 2006 年采集的地面數(shù)據(jù)為平臺，通過多種方法、多種遙感指標的對比分析，建立適用于內(nèi)蒙古草原產(chǎn)草量動態(tài)監(jiān)測模型，為內(nèi)蒙古草原管理提供依據(jù)。 本研究以 射率產(chǎn)品、射率產(chǎn)品和內(nèi)蒙古 2006 年大量的地面實測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分衛(wèi)星建立了單波段、多波段、和植被指數(shù)模型，以及雙星協(xié)同多波段模型，其中植被指數(shù)包括已有的 9 種植被指數(shù)和 12 種新構(gòu)造的包含短波紅外波段的植被指數(shù)，共得到 450個擬和方程。通過統(tǒng)計判斷，敏感性分析和模型驗證，提出了動態(tài)分區(qū)的方法，既是在高植被覆蓋區(qū)也保證遙感指標對產(chǎn)草量的變化有顯著的敏感性。分區(qū)的定量化標準由敏感性分析結(jié)合模型驗證確定，最終建立了包含兩種植被指數(shù)的較高精度的估算模型，保證給予每一子區(qū)可靠的估算結(jié)果，克服了以往通過統(tǒng)計量大小選取最優(yōu)模型的不足。在產(chǎn)量低于 1800 kg/64.7 kg/產(chǎn)量高于 1800 kg/84.5 kg/模型涵蓋了四個波段，計算量小，容易實現(xiàn)，且精度可以滿足大范圍草原產(chǎn)草量動態(tài)監(jiān)測。 最后，通過實際應用計算出了 2006 年 7 月底至 8 月初內(nèi)蒙古草原產(chǎn)草量情況。 關(guān)鍵詞： 內(nèi)蒙古，產(chǎn)草量，植被指數(shù)， s of s is a is s To be in is to a of of is of of of of on is to in of of is in of is to it is is to a of a of on 006. a of 006, A 50 a is an in is to of By of of Is is to of in is 800 kg/64.7 kg/is 800 kg/84.5 kg/a of it to on a At is by to 006. 錄 第一章 引言 . 1 究背景 . 及時掌握草原產(chǎn)草量是草原管理的迫切需要 . 1 感技術(shù)的發(fā)展為開展草原資源動態(tài)監(jiān)測和管理提供了有力工具 . 2 結(jié) . 2 究進展 . 遙感估算方法綜述 . 2 草量遙感估算的影響因素 . 4 究的目的和意義 .術(shù)路線與研究方法 .究區(qū)概況 . 12 第二章 數(shù)據(jù)的獲取與處理 . 13 面數(shù)據(jù)的獲取與處理 . 13 感數(shù)據(jù)的獲取與處理 . 13 . 14 射率產(chǎn)品質(zhì)量檢查 . 15 被指數(shù)計算 . 16 被指數(shù)的提取 . 19 第三章 估算模型的建立 . 21 波段模型 . 21 關(guān)分析 . 21 立模型 . 22 結(jié) . 24 波段模型 . 24 立模型 . 24 結(jié) . 26 被指數(shù)模型 I . 26 關(guān)分析 . 27 立模型 . 29 結(jié) . 31 被指數(shù)模型 . 31 關(guān)分析 . 31 立模型 . 34 結(jié) . 36 第四章 模型評價 . 37 計評價 . 37 感性分析 . 38 感性函數(shù)的數(shù)學推導 . 39 感性分析 . 40 型驗證 . 42 結(jié) . 43 第五章 模型應用 . 45 第六章 結(jié)論與展望 . 48 參考文獻 . 50 致謝 . 55 作者簡歷 . 56 文縮寫 英文全稱 中文名稱 一化植被指數(shù) 強型植被指數(shù) 波段梯度植被指數(shù) 改型土壤調(diào)整植被指數(shù) 色歸一化植被指數(shù) 值植被指數(shù) 比值植被指數(shù) 歸一植被指數(shù) 化土壤調(diào)節(jié)植被指數(shù) 對均方根誤差 對均方根誤差 中國農(nóng)業(yè)科學院碩士學位論文 第一章 引言 1第一章 引言 究背景 時掌握草原產(chǎn)草量是草原管理的迫切需要 內(nèi)蒙古擁有天然草原 8800 萬公頃，占全國草原總面積的 22%，是自治區(qū)耕地的 ，森林的 。內(nèi)蒙古草原是歐亞大陸草原的重要組成部分，也是目前世界上草原類型最多，保存最完整的草原之一，代表著歐亞大陸草原眾多草原類型的典型特征和天然草原生態(tài)系統(tǒng)的自然特性。內(nèi)蒙古草原也是中國北方的天然生態(tài)屏障，全國五大牧區(qū)之一，中國重要的畜牧業(yè)基地。畜牧業(yè)在這里有著獨特的優(yōu)勢，是自治區(qū)的國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。 新中國成立初期，內(nèi)蒙古草地利用強度較低，牧區(qū)草原承載能力高于實際載畜量。到六十年代中、后期隨著人口的增長，載畜量已達到或超過了天然可利用草原的負荷能力， 1965 年內(nèi)蒙古平均每只羊單位僅占草場 頃，不足 1947 年的 24%，草畜矛盾開始顯現(xiàn)。 20 世紀 80 年代，牧區(qū)開始實行的牲畜承包責任制，調(diào)動了農(nóng)牧民養(yǎng)畜的積極性，但由于人口的快速增長，對草原利用缺乏科學認識、致使牲畜數(shù)量再次進入快速增長期，超載現(xiàn)象十分嚴重，根據(jù)徐斌等（ 2005）對我國北方草原生產(chǎn)力和載畜平衡的研究， 2005 年內(nèi)蒙古牧區(qū)超載以上的草地面積占天然草地總面積的 44（ u et 005） ；在 2006 年，內(nèi)蒙古 54 個牧區(qū)半牧區(qū)旗縣中，有 30 個處與超載及嚴重超載。由于不合理的利用，全區(qū)草原退化面積急速增加。據(jù)本世紀初調(diào)查顯示：草原退化面積已占草原總面積的 草原生態(tài)環(huán)境的惡化導致沙塵暴不斷發(fā)生，風蝕、水蝕作用加強，造成大面積水土流失與土地沙化。 在目前草地生態(tài)惡化，超載嚴重的情況下，為了保護生態(tài)脆弱帶的草原生態(tài)系統(tǒng)平衡，遏制草原退化的趨勢、以及保證畜牧業(yè)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，必須尋求草原資源合理利用和草原保護建設(shè)的途徑和措施，必須及時、準確地掌握草原資源的動態(tài)變化情況，這就要求進行草地生產(chǎn)和植被狀況的快速精確監(jiān)測，其中對草原生產(chǎn)力監(jiān)測是草原監(jiān)測和預警的主要研究內(nèi)容之一，也是國內(nèi)外研究較多、應用較多的一項內(nèi)容。草原地上生物量是反映草原狀況的最直接的指標，能夠代表草原第一性生產(chǎn)力的基本水平，并且很大程度上決定了為草原第二性生產(chǎn)的供給總量，也是反映載畜能力的根本指標；地上生物量在很大程度上決定了草原的生態(tài)狀況，對草原生態(tài)功能的強弱也有很大的決定作用。雖然并不是草原地上生物量決定草原的一切特性，但就確定的草原類型而言，地上生物量無疑是最重要的指標。 中國農(nóng)業(yè)科學院碩士學位論文 第一章 引言 感技術(shù)的發(fā)展為開展草原資源動態(tài)監(jiān)測和管理提供了有力工具 準確及時地獲取牧草產(chǎn)量數(shù)據(jù)并掌握其隨時間和空間的變化特征是草原資源動態(tài)監(jiān)測的重要內(nèi)容，是草原管理的重要依據(jù)。常規(guī)調(diào)查方法由于耗費人力、物力太大，所獲得的資料在時間和空間上都過于離散，顯然不能滿足監(jiān)測的需要。而遙感技術(shù)由于省時、省力、監(jiān)測范圍廣、監(jiān)測周期短等特點迅速在草地資源研究中得到了廣泛的應用。我國自 80 年代開始，陸續(xù)開展了大面積草原遙感應用研究。到目前為止，遙感技術(shù)（ 、地理信息系統(tǒng)技術(shù) (全球定位技術(shù) (地面測點的結(jié)合已成為目前大尺度草產(chǎn)量動態(tài)監(jiān)測的主要手段。隨著空間技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是美國國家航空航天局（ 地觀測系統(tǒng)計劃的實施， 星發(fā)射成功標志著人類對地觀測新的里程的開始， 其上攜帶的中 分 辨 率 成 像 光 譜 儀 是新一代地球觀測系統(tǒng)中“圖譜合一”的光學傳感器，通道多（具有36 個光譜通道） ，譜帶窄，有三種可選的空間分辨率（ 250m， 500m 和 1000m） ，每一天或兩天可獲得一次全球觀測數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)全球免費，這些特點使得 據(jù)在大范圍草地的動態(tài)監(jiān)測中優(yōu)于已有其它衛(wèi)星數(shù)據(jù)，并且在時間、空間和精度上能夠滿足草原管理部門的需求?？傊?，遙感技術(shù)的發(fā)展為大范圍草地資源動態(tài)監(jiān)測和管理提供了強有力的手段。 結(jié) 綜上所述，一方面有草原管理部門和畜牧業(yè)生產(chǎn)部門的迫切需求，需要及時準確地掌握草原產(chǎn)量動態(tài)變化情況來輔助草原管理決策；另一方面，遙感技術(shù)經(jīng)過 20 世紀后半葉的發(fā)展，無論在理論上、技術(shù)上和應用上均發(fā)生了重大變化，利用新一代傳感器（，借鑒國內(nèi)外已有的研究成果，在區(qū)域尺度上建立適用于內(nèi)蒙古草原的高精度遙感估算模型是可以實現(xiàn)的，即技術(shù)上是可行的。在這樣的背景下，本文的研究是必要的、可行的也是實用的。 究進展 草原產(chǎn)草量的獲取有地面樣方估算、氣候模型、遙感模型等方法。遙感模型大面積估產(chǎn)具 有優(yōu)越性，實踐也已經(jīng)證明，運用遙感技術(shù)可以滿足不同草原生產(chǎn)力估產(chǎn)的精度要求，能在取得較高精度的基礎(chǔ)上花費較少的人力和物力，同時保證其時效性、動態(tài)性、客觀性和實用性。 感估算方法綜述 遙感圖像光譜信息具有良好的綜合性和時效性，與植被生物量之間存在較好的相關(guān)性，基于遙感信息的草地生物量估測比傳統(tǒng)方法在時空尺度上更加優(yōu)越。用于區(qū)域植物生物量估測的遙感模型基礎(chǔ)是從光合作用即植被生產(chǎn)力形成的生理過程出發(fā), 在建立模型的過程中, 根據(jù)植物對太陽輻射的吸收、反射、透射及其輻射在植被冠層內(nèi)及大氣中的傳輸, 結(jié)合植被生產(chǎn)力的生態(tài)影響因子, 最后在衛(wèi)星接收到的信息之間建立完整的數(shù)學模型及其解析式（張佳華等，1999） 。中國農(nóng)業(yè)科學院碩士學位論文 第一章 引言 3這些模型大致可以分為兩大類，一類是統(tǒng)計模型，另一類是綜合模型。統(tǒng)計模型相對容易實現(xiàn)，主要是對參數(shù)間的統(tǒng)計分析，參數(shù)的生態(tài)學原理不用探明，但應用方便；綜合模型主要考慮了物理過程，參數(shù)一般具有一定的物理學意義，但實際應用受到一定的限制。 計模型 統(tǒng)計模型或經(jīng)驗模型一般是描述性的，不涉及機理問題，主要是對觀測數(shù)據(jù)與遙感信息進行統(tǒng)計描述或相關(guān)分析，建立適當?shù)墓接糜诠浪?。因為反射率與生物量之間存在一定的關(guān)系，反射率與 面積指數(shù))之間關(guān)系密切，而 大小又與生物量的關(guān)系密切，因此可利用單波段發(fā)射率或不同波段間反射率的組合來估算地面生物量。 目前基于統(tǒng)計的草原遙感估產(chǎn)有 3 種技術(shù)路線（任繼周主編，1998） ：(1)遙感影像像元綠度值(植被指數(shù) 地面生物量關(guān)系模式（金麗芳等，1989；李京等，1994；陳全功等，1994；陳添宇等， 1999； et 993,1998; 王正興等， 2005； 樸世龍等， 2004； 牛志春等， 2003； ） ,本方法得到的遙感估產(chǎn)等級圖只反映衛(wèi)星攝影時的牧草的長勢和生物量的空間分布狀況，如果遙感攝影時間與地面測產(chǎn)時間基本同期，誤差不大，或至少草地牧草產(chǎn)量在空間上的分布趨勢與遙感估產(chǎn)一致； (2)遙感影像像元綠度值地物光譜綠度值地面生物量關(guān)系模式 （李建龍等， 1996；黃敬峰等，1999a,19 99b,2001） ，本方法先求得遙感光譜綠度與實測地物光譜綠度之間的關(guān)系，再求遙感光譜綠度與草地生物量之間的關(guān)系，缺點主要是地物光譜與遙感資料不易同步獲取，其次是天氣干擾，地面和天空都易受云層的影響；(3)遙感地學綜合模式（史培軍等，1994；趙冰茹，2004；李建龍，1995）本方法將區(qū)域水熱因子例如氣溫、降水、累計降水量、平均土壤含水量等引入模型，與遙感地面生物量模型互相補充，克服各自存在的缺陷，可進一步提高估產(chǎn)精度。已建立的統(tǒng)計模型有線性、冪函數(shù)、指數(shù)、對數(shù)、 ，回歸的方法也有一元回歸、多元回歸、逐步回歸等，得到的系數(shù)差別較大，并且應用也局限于建模的時間和地點，很多情況下地面資料的數(shù)量也影響了模型的精度（見附表 1） 。 盡管大部分模型還存在一些問題，例如建模的地面數(shù)據(jù)少、影像空間分辨率低、放牧處理對建模型的影響還不確定（ et 993） 、植被指數(shù)的飽和性問題、干旱和半干旱地區(qū)的牧草與其下墊面形成的混合光譜問題、以及由于空間的異質(zhì)性導致的估算精度的不穩(wěn)定性和過程過度的簡化等問題，但遙感統(tǒng)計模型覆蓋范圍廣和允許詳細的光譜分析 （ , et 1993） ，以及快速、精度可滿足實際應用的優(yōu)勢，也使得本方法具有廣闊的應用前景。 合模型 綜合模型借助遙感信息和植被信息、氣象因子等來建立，由于包含了更多的信息量，考慮了輻射傳輸?shù)?3D 模型、幾何光學的間隙率模型等，可以更加精確地反映植被的生物物理參數(shù)。其中遙感數(shù)據(jù)在模式中的應用有 4 種模式（趙艷霞等，2005） ：(1)直接將遙感反演值用到模型中驅(qū)動模型；(2)用遙感“觀測值”(如葉面積指數(shù)（新模型中相應的變量；(3)通過調(diào)整初始條件使得模擬值與遙感“觀測值”一致，進而確定模型的初始值；(4)通過調(diào)整模型參數(shù)使得模擬值與遙感“觀測值”一致，進而確定模型的參數(shù)值。 中國農(nóng)業(yè)科學院碩士學位論文 第一章 引言 4. et (2000) 通過土壤植被大氣傳輸模型與植被的生長模型相結(jié)合利用 1997 年至 1999 年在墨西哥的 目中收集的數(shù)據(jù)研究了草地動態(tài)、水分和能量預算的交互作用，研究結(jié)果表明 3 年來，植被生物量和葉面積的變化能夠被模型很好的反演，這在區(qū)域尺度上使用新一代衛(wèi)星數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)和驗證模型的模擬結(jié)果邁出了很重要的一步（ 2000） ； et (2004)利用遙感數(shù)據(jù)對產(chǎn)量模擬模型型的部分輸入?yún)?shù)進行校正或更新， 型的性能得到改進，這使模型可以獨立于插值、統(tǒng)計和氣象數(shù)據(jù)而獲得準確、客觀的生產(chǎn)信息 (et 004)。 et (2005) 對 996)提出的半干旱地區(qū)放牧系統(tǒng)模擬模型進行改進，將社會經(jīng)濟信息以及遙感資源與之整合來降低對數(shù)據(jù)的獲取費用，并同時考慮了放牧強度的影響，修改后的模型對近 20 年的生物量的模擬精度至少在 80以上，更為復雜的生態(tài)物理模型 型的模擬結(jié)果與實測結(jié)果的相關(guān)性可以高達 et 005） 。 .(1995)提出了基于光能利用率的全遙感模型 參數(shù)可通過遙感手段獲得，其應用取決于所獲取數(shù)據(jù)的質(zhì)量，因此全球 生物量的估算精度仍較低 (1995)。 盡管這類方法前景廣闊，但受到模型中大量的參數(shù)和變量獲取的限制(例如呼吸、衰老、光合作用、碳分配、凋落物的分解等)，以及當物種的組成在時空上變化較大時復雜的、異質(zhì)性的冠層的描述問題的影響，部分模型只適用于當時的研究區(qū)域，如何通過“尺度擴大” （ Up 改進模式中的區(qū)域限制，更好的適應遙感信息的同化需要，也是急需解決的一個關(guān)鍵問題。 草量遙感估算的影響因素 被指數(shù) 早在 1979 年 究發(fā)現(xiàn)了 光合有效生物量的變化比較敏感之后（ 1979） ，植被指數(shù)就被用來研究大范圍植被類型的生物量和季節(jié)性產(chǎn)量。植被指數(shù)并不是對生物量或初級生產(chǎn)力的直接測量，但它與葉面積指數(shù)和生物量有很好的相關(guān)關(guān)系，因此被用來估計這些參數(shù)。研究中使用到的植被指數(shù)多達十幾種，主要分三大類，基于波段簡單線性組合的植被指數(shù)、消除影響因子的植被指數(shù)和針對高光譜遙感和熱紅外遙感的植被指數(shù)。新提出的抗干擾型植被指數(shù)與產(chǎn)草量的關(guān)系是否一定優(yōu)于 不確定。 001)發(fā)現(xiàn)，選用更復雜的植被指數(shù)例如 不能提高生物量的估算精度 (. .,2001) 。 et 1999)的研究發(fā)現(xiàn) 估算植被活體的生物量時與 結(jié)果相比精度沒有提高或提高很小 (et 999) 。 (1997) 比較了在受到高度干擾和空間異質(zhì)性大的景觀中多種植被指數(shù)與植被蓋度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)基于原始數(shù)據(jù)的紅波段和近紅外波段的經(jīng)過土壤背景調(diào)整的植被指數(shù)只能解釋植被蓋度變化的 55 65，而兩個未經(jīng)過校正的植被指數(shù)能分別解釋蓋度變化的 70 (1997) 。而 . et 005)對我國錫林郭勒草原的研究中發(fā)現(xiàn) 估算產(chǎn)草量時優(yōu)于 能解釋活體生物量的 62%，而 以解釋 80 (. et 005) 。目前在文獻中關(guān)于這些植被指數(shù)在不同環(huán)境下的性能還存在爭論，但是我們應該清楚大多數(shù)植被指中國農(nóng)業(yè)科學院碩士學位論文 第一章 引言 5數(shù)在功能上都是一樣的，都遵循植被指數(shù)與光合作用之間的關(guān)系 (et 995)。 面數(shù)據(jù) 地面數(shù)據(jù)的獲取主要是利用野外測量法得到。但是應該注意到野外的采樣方法會影響到遙感指數(shù)與生物量的關(guān)系（ et 993） 。放牧的強度會改變地面上現(xiàn)存量、立枯物量和凋落物量的比例以及植被群落的覆蓋特性，在不放牧的情況下，有數(shù)量可觀的綠色植物和干枯的植株存在，由于這些干枯或死亡的植被與土壤背景之間光譜混合的影響，用遙感技術(shù)估算地面活體生物量存在很大困難。當有灌叢存在時，由于它們的冠部不對稱會產(chǎn)生不同的反射特征以及非當年植物部分對灌叢反射光譜的貢獻，簡單套用非灌叢化草原的估產(chǎn)模式，很可能會低估其產(chǎn)量，為了克服這種誤差， 994)等提出了多向植被指數(shù)，通過引入一個陰影參數(shù)對 行了修正，修正后的模型在所有觀察方向及太陽高度角下都能產(chǎn)生相同的反射率（ . et 994） 。 地面測量數(shù)據(jù)的數(shù)量對生物量的估算也有很大影響。首先樣方面積通常 400 于兩者之間尺度的不同，在生物量估算中就會引入采樣誤差。其次，并不能保證采集的野外數(shù)據(jù)都能獲得較好質(zhì)量的遙感信息與之匹配。如果要描述一塊牧場的特征，大概需要 60 300 個樣點（ 1987） ，這就意味著，為了反映遙感數(shù)據(jù)和地面數(shù)據(jù)的關(guān)系大量的、高質(zhì)量的樣點是必須的（ et 994） 。在澳大利亞西部， .998)為了估算生物量，在一年生草場沿橫斷面就單個特征采集了大概 1000 個樣點（ .998） 。 徐斌等 （ 2007） 利用近 3000 個樣方對中國 2005 年草原產(chǎn)草量進行了系統(tǒng)估算 （徐斌等， 2007） 。多大的區(qū)域需要多少樣點并沒有確切的規(guī)定，研究的目的不同也使得很難給出一個參考值，但是僅可能多的樣點總是有利的。 同尺度信息源的匹配 地面測量數(shù)據(jù)、不同遙感測量方式獲取的數(shù)據(jù)和應用需要的其它數(shù)據(jù)在尺度上是不一致的，需要進行匹配轉(zhuǎn)換。目前在估產(chǎn)中用到的尺度轉(zhuǎn)換還是基于像元的數(shù)理統(tǒng)計回歸分析方法，通過在不同尺度的