植被遙感上機課程植被輻射傳輸模型ppt課件

1、植被輻射模型上機課程植被輻射模型上機課程焦全軍焦全軍jiaoqjradi.ac1植被輻射傳輸過程400-2500nm400-2500nm：地表反射率地表反射率 花青素anthocyanins 類胡蘿卜素carotenoids 葉黃素 brown pigments 葉綠素 chlorophylls葉片光譜遭到葉片色素的影響植被患病變色植被患病變色構(gòu)建了地物理化、構(gòu)造的特性與地物輻射特性的關(guān)系。構(gòu)建了地物理化、構(gòu)造的特性與地物輻射特性的關(guān)系。植被參數(shù)植被參數(shù)正演正演Meroni, M., R. Colombo, et al. (2019). Inversion of a radiative tra

2、nsfer model with hyperspectral observations for LAI mapping in poplar plantations. Remote Sensing of Environment 92: 195-206.1反演植被參數(shù)反演植被參數(shù)Meroni, et al. (2019)基于DAIS航空高光譜影像，利用PROSAIL模型，反演了植被LAI參數(shù)。Zarco-Tejada, P. J., J. R. Miller, et al. (2019). Hyperspectral indices and model simulation for chlorop

3、hyll estimation in open-canopy tree crops. Remote Sensing of Environment 90(4): 463-476.2 模型正演的運用模型正演的運用Zarco-Tejada, et al. (2019)利用植被遙感模型模擬光譜，比較不同植被指數(shù)的性能。植被參數(shù)植被參數(shù)植被遙感植被遙感模型模型遙感光譜遙感光譜模擬結(jié)果模擬結(jié)果1調(diào)整某一個參數(shù)調(diào)整某一個參數(shù) 2查看參數(shù)調(diào)整帶來的模擬結(jié)查看參數(shù)調(diào)整帶來的模擬結(jié)果變化；果變化；3進(jìn)而發(fā)現(xiàn)敏感參數(shù)、及對應(yīng)進(jìn)而發(fā)現(xiàn)敏感參數(shù)、及對應(yīng)的敏感波段；的敏感波段；4優(yōu)選植被指數(shù)等優(yōu)選植被指數(shù)等 葉綠素葉綠素

4、 可見光可見光-近紅外吸收？特征？近紅外吸收？特征？ 葉片水分葉片水分 近紅外近紅外-短波紅外吸收？特征？短波紅外吸收？特征？ 葉片干物質(zhì)葉片干物質(zhì) 短波紅外吸收？特征？短波紅外吸收？特征？ 葉面積指數(shù)對植被光譜的影響葉面積指數(shù)對植被光譜的影響 ? 波段范圍？強度波段范圍？強度如何？如何？ 掌握幾種流行的植被冠層光譜模型，分析掌握幾種流行的植被冠層光譜模型，分析不同參數(shù)對應(yīng)的光譜特征。不同參數(shù)對應(yīng)的光譜特征。 簡單來說：簡單來說： 1調(diào)參數(shù)：固定其他參數(shù)不變，改動一個調(diào)參數(shù)：固定其他參數(shù)不變，改動一個參數(shù)的設(shè)置；模型軟件輸入?yún)?shù)的設(shè)置；模型軟件輸入 2轉(zhuǎn)模型：獲得不同參數(shù)對應(yīng)的光譜數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)模型：

5、獲得不同參數(shù)對應(yīng)的光譜數(shù)據(jù)集；模型軟件輸出文本文件集；模型軟件輸出文本文件 3敏感性分析：分析參數(shù)變化帶來的光譜敏感性分析：分析參數(shù)變化帶來的光譜變化。文本文件導(dǎo)入變化。文本文件導(dǎo)入EXCEL ，在，在EXCEL表里面展現(xiàn)、分析表里面展現(xiàn)、分析第一種方式：運用第一種方式：運用EXCEL直接翻開文本文件，輸入分列符號設(shè)置，進(jìn)展分列直接翻開文本文件，輸入分列符號設(shè)置，進(jìn)展分列第二種方式：第二種方式：COPY文本進(jìn)入文本進(jìn)入EXCEL，利用分列工具，對數(shù)據(jù)進(jìn)展分列，利用分列工具，對數(shù)據(jù)進(jìn)展分列M,2019 M,2019 TAR鮮葉片和干葉片的反射率光譜鮮葉片和干葉片的反射率光譜R和透過率光譜和透過率

6、光譜T干枯葉片干枯葉片普通以為，葉片的反射和透射率光譜，是由葉片組分的吸收普通以為，葉片的反射和透射率光譜，是由葉片組分的吸收和散射功能決議的。和散射功能決議的。葉片主要組分：葉綠素，類胡蘿卜素，水，纖維素，木質(zhì)素，葉片主要組分：葉綠素，類胡蘿卜素，水，纖維素，木質(zhì)素，淀粉，蛋白質(zhì)等。淀粉，蛋白質(zhì)等。新穎葉片新穎葉片早期的PROSPECT模型 針對嚴(yán)密葉片的，對于雙子葉和衰老葉片是不適宜的，也即還沒有思索葉片內(nèi)空氣間隔等的影響。PROSPECT的改良之一 假設(shè)葉片是由N層同性層疊起來的，被N-1層空氣間隔分割開來。 N不一定是整數(shù)。PROSPECT 模型模型PROSPECT 模型的參數(shù)輸入表模

7、型的參數(shù)輸入表輸入?yún)?shù)輸入?yún)?shù)描述描述取值范圍取值范圍默認(rèn)值默認(rèn)值Cab葉綠素含量葉綠素含量580g/cm230g/cm2N葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)1-41.3Cm干物質(zhì)含量干物質(zhì)含量0.001-0.005g/cm20.005 g/cm2Cw水分含量水分含量0.003-0.03g/cm2 0.012 g/cm2存為一個文件，PROPECT的葉片反射率和透過率光譜，可為WINSail運用。00.10.20.30.40.50.6400900140019002400w05w10w15w20波長nmw05w10w15w2000.10.20.30.40.5400900 1400 1900 2400w05

8、w10w15w20w05w10w15w20不同的葉片水分含量模擬的葉片反射率左和透過率右不同的葉片水分含量模擬的葉片反射率左和透過率右結(jié)果范例結(jié)果范例SAIL模型假設(shè)冠層具有如下性質(zhì)：模型假設(shè)冠層具有如下性質(zhì)：冠層程度且無限延伸；冠層程度且無限延伸； 冠層組分只思索葉片；冠層組分只思索葉片；冠層分布是各向同性的。冠層分布是各向同性的。 冠層冠層葉片葉片太陽與觀測環(huán)境太陽與觀測環(huán)境PROSAIL模型的參數(shù)輸入表模型的參數(shù)輸入表輸入?yún)?shù)輸入?yún)?shù)描述描述取值范圍及默認(rèn)值取值范圍及默認(rèn)值Cab葉綠素含量葉綠素含量(580g/cm2)40g/cm2N葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)(1-4)1.3Cm干物質(zhì)含量

9、干物質(zhì)含量(0.001-0.005g/cm2)0.003 g/cm2Cw水分含量水分含量(0.003-0.03g/cm2)0.012 g/cm2LAI葉面積指數(shù)葉面積指數(shù)(0.5、1 8) 3LAD平均葉傾角平均葉傾角（0-90 度）度）57 度度Sl熱點大小熱點大小0.25Theta_s,Phi_s太陽方位角和天頂角太陽方位角和天頂角0 30Theta_v,Phi_v遙感器方位角和天頂角遙感器方位角和天頂角0 0光源與觀測參數(shù)光源與觀測參數(shù)葉片與土壤參數(shù)LAI葉片傾角分布函數(shù)葉片傾角分布函數(shù)冠層的多層構(gòu)造冠層的多層構(gòu)造葉傾角分布函數(shù) 單獨運用單獨運用WINSail模擬模擬 分析冠層構(gòu)造參數(shù)和

10、反射率光譜的關(guān)系分析冠層構(gòu)造參數(shù)和反射率光譜的關(guān)系32冠層反射率隨：葉面積指數(shù)LAI、平均葉傾角LAD 的變化 WINSail結(jié)合結(jié)合PROSPECT 分析葉片參數(shù)對冠層反射率的影響分析葉片參數(shù)對冠層反射率的影響冠層反射率隨：a) 葉肉構(gòu)造參數(shù)N; b) 葉綠素 Cab; c) 水含量Cw; d) 干物質(zhì)Cm針葉模型針葉模型LIBERTY的針葉內(nèi)輻射傳輸模型 Dawson et al. (2019)開展了針葉的葉片輻射傳輸模型LIBERTY 。LIBERTY模型經(jīng)過假設(shè)干層細(xì)胞的反射率和透過率的迭代過程求得單個針葉的反射率和透過率，需求3大類、共9個輸入?yún)?shù)。LIBERTY模型輸入?yún)?shù)模型輸入

11、參數(shù)LIBERTYLIBERTY模型輸入?yún)?shù)的英文對照模型輸入?yún)?shù)的英文對照輸出文件的設(shè)置輸出文件的設(shè)置幾何光學(xué)模型幾何光學(xué)模型5-SCALE模型為例模型為例直接照射冠層直接照射冠層 直接照射冠層與非直接照射冠層直接照射冠層與非直接照射冠層 非直接照射的冠層非直接照射的冠層獨立幾何冠層外形的植被獨立幾何冠層外形的植被5-SCALE建模建模葉片獨立個體的冠層空間分布5-SCALE軟件的特征軟件的特征突出植被冠層的二向性突出植被冠層的二向性植被光譜的二向性？植被光譜的二向性？不同觀測角度，觀測到不同觀測角度，觀測到不同強度的遙感反射率不同強度的遙感反射率5-SCALE軟件的功能軟件的功能運用運用5

12、-SCALE的三種方式的三種方式1太陽平面上的反射率二向性方式太陽平面上的反射率二向性方式2單波段反射率的二向性方式單波段反射率的二向性方式3太陽平面上的反射率高光譜方式太陽平面上的反射率高光譜方式運用運用5-SCALE模型，可關(guān)注針葉林的模型，可關(guān)注針葉林的BRDF呼應(yīng)。呼應(yīng)。5-SCALE模型輸入?yún)?shù)模型輸入?yún)?shù) 觀測天頂角度觀測天頂角度 太陽天頂角太陽天頂角 相對方位角相對方位角 葉面積指數(shù)葉面積指數(shù) LAI LAI 叢生指數(shù)叢生指數(shù) 樹木密度樹木密度 樹冠垂直高度樹冠垂直高度 桿高桿高 冠層半徑冠層半徑 冠層外形冠層外形1 1 圓錐加圓柱；圓錐加圓柱；2 2 橢圓橢圓 枝葉幾何參數(shù)枝葉幾何參數(shù) 葉片光譜葉片光譜 下界面背景光譜下界面背景光譜太陽入射平面的二向性太陽入射平面的二向性植被分布參數(shù)植被分布參數(shù)太陽與觀測參數(shù)太陽與觀測參數(shù)冠層外形冠層外形枝干屬性枝干屬性四種任務(wù)方式四種任務(wù)方式葉片與下界面屬性葉片與下界面屬性運用運用5-SCAL