叶面积指数遥感反演

叶面积指数遥感反演冬小麦叶面积指数(LAI)的遥感反演——经验模型和物理模型方法李淑敏2010/12/13第一部分.基础知识第二部分.遥感反演LAI 的方法第三部分.研究实例本次课程主要内容叶面积指数LAI 、遥感反演经验模型反演方法、物理模型反演方法几何光学模型、辐射传输模型PROSAIL 模型硕士论文——―基于MODIS/ASTER 的区域冬小麦叶面积指数PROSAIL 模型反演研究”BRDF 模型PROSPECT 模型、SAIL 模型叶面积指数leaf area index定义：单位土地面积上植被叶片总面积。

叶片总面积/占地面积陆地生态系统的一个十分重要的参数：农作物产量预估和病虫害评价；反映作物生长发育的动态特征和健康状况。

叶面积指数越大，表明单位土地面积上的叶面积越大。

那么，叶面积指数越大越好吗??以冬小麦为例了解叶面积指数变化情况图为不同群体叶面积指数消长模型（彭永欣等，1992）1—过大群体;2—高产群体;3—过小群体. 低增缓增快增衰减LAI 消长动态分为四个时期1. 低速增长期，叶片总数较多，但叶面积较小，总叶面积增速较低；2. 缓慢增长期，单叶面积渐次增加，但低温条件，出叶周期延长；3. 快速增长期，气温回升，植株生长快速，至孕穗期LAI 达峰值；4. 衰减期，植株生殖生长，叶片消亡叶面积衰减，至成熟期LAI 为0。

一个生长期内冬小麦叶面积指数变化叶面积指数获取方法实测方法长宽法、称重法这些方法均需要消耗一定的人力进行实物测量。

借助有关测量工具例如LAI-2000、LAI-2200、LI-3100C、LI-3000、AccuPAR等，此方法仍需实地进行测量。

仅能获得地面有限点的LAI值，对于推广获取大范围LAI存在很大局限性，不能满足植被生态和作物长势监测需求遥感反演方法由于遥感数据具有覆盖范围广、时间与空间分辨率高、花费相对较少等优点。

可以用定量遥感方法反演区域LAI作物生长模型模拟LAI遥感反演遥感的本质是反演，遥感模型是遥感反演研究的对象从携带了地物信息的电磁信号中提取地物的特征。

考虑红边特性的多平台遥感数据叶面积指数反演方法研究叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)是最重要的植被结构参数之一,是作物长势监测、作物估产、肥水管理等精准农业必备的数据源。

遥感技术为大面积、及时获取LAI提供了有效手段。

红边波段能够用于研究植物养分及健康状态监测、植被识别和生理生化参数等信息,是定量遥感分析的理论基础。

利用不同遥感数据估测植被LAI各有其优劣性,叶面积指数反演过程中需要充分挖掘包含红边波段的不同数据源的特点。

例如,高光谱数据红边波段数量多、波段窄,但是存在波段间高度相关、数据冗余的问题;包含单个红边波段的多光谱数据,红边波段较宽,比高光谱数据的红边波段缺少了许多细节;包含多个红边波段的多光谱数据,可以反映更多红边区域的光谱细节,并且由于红边区域反射率迅速上升,红边区域内的不同波段之间存在较大差别,在实际反演中需要进行合理选择。

本文针对不同遥感数据源的特点,围绕红边波段进行叶面积指数反演研究,主要研究内容及结论如下:(1)基于近地和航空高光谱数据红边波段的叶面积反演方法研究。

基于研究区域采集的近地、航空高光谱数据和田间同步试验测量LAI 数据,探究航空和地面高光谱数据红边区域对冬小麦LAI的反演能力。

首先,建立高光谱植被指数反演模型,进而研究红边波段组合法和传统波段组合、逐波段组合方法对植被指数反演LAI精度的影响,结果显示在红边区域680-750nm波段范围内,波段组合得到的植被指数与LAI的相关性非常高。

最后,针对不同肥水条件下叶面积指数的特征光谱及参数随不同试验条件存在差异,本文基于航空和近地高光谱数据,以及田间实测数据,建立了基于高光谱植被指数MSAVI(Modified Soil-Adjusted Vegetation Index),NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)和MTVI2(Modified Triangular Vegetation Index 2)的普适性强、精度高的冬小麦叶面积指数估算模型。

第29卷,第10期 光谱学与光谱分析Vol 129,No 110,pp2725227292009年10月 Spectroscopy and Spectral Analysis October ,2009　PR OSAIL 冠层光谱模型遥感反演区域叶面积指数李淑敏1,李　红13,孙丹峰2,周连第111北京市农林科学院农业综合发展研究所,北京　10009721中国农业大学资源与环境学院,北京　100193摘　要　大面积区域作物叶面积指数遥感反演,对指导作物管理具有非常重要的意义,验证和发展基于物理叶面积指数遥感反演可避免基于经验模型的缺点。

以北京地区青云店、魏善庄和高丽营为研究区,采用MODIS 和ASTER 两类不同空间分辨率遥感数据,探讨PROSA IL 物理模型反演冬小麦叶面积指数的可行性,尤其在不同空间分辨率遥感数据上的稳定性,并与经验模型进行了对比分析。

与经验模型相比,物理模型模拟L AI 值更具真实性;用线性组分加权的方法,对小尺度物理模型反演L A I 进行尺度扩展并与基于大尺度遥感数据的L AI 物理反演结果相对比,相差不大,说明L AI 物理反演方法在空间尺度上的稳定性。

关键词　叶面积指数;遥感反演;MODIS ;ASTER ;尺度转换;冬小麦中图分类号:TP72214,S127 文献标识码:A DOI :1013964/j 1issn 1100020593(2009)1022725205　收稿日期:2008210216,修订日期:2009201220　基金项目:国家“十五”科技攻关计划项目(2004BA617B04)和国家”十一五”科技支撑项目(2006BAD10A06203,2006BAB15B05)资助　作者简介:李淑敏,1983年生,北京市农林科学院农业综合发展研究所研究实习员 e 2mail :edelweiss 2bloom @1631com3通讯联系人 e 2mail :lihsdf @sina 1com引　言 植被叶面积指数(leaf area index ,L A I ),作为陆地生态系统的一个十分重要的植被特征参量,能够对植被冠层结构给出直接的量化指标。

植被物理遥感是使用遥感手段对地球表面植被进行观测和研究的一门科学。

而植被的生长状态对于环境和气候变化有着重要的影响，因此研究植被的生长状态是遥感科学的重要内容之一。

而植被叶面积指数（L本人）作为一个重要的生长状态指标，在植被生长研究中有着重要的作用。

本文将从植被物理遥感的基本原理出发，结合L本人的意义和遥感技术的方法，对植被叶面积指数的反演进行详细介绍。

一、植被物理遥感的基本原理植被物理遥感是利用电磁波在地球大气和植被上的相互作用特性，通过遥感手段来获得植被信息的一种研究方法。

它主要基于以下几个基本原理：1. 光谱特征：植被反射和吸收不同波长的电磁波具有不同的特征，通过对这些特征的分析可以获取植被的信息。

2. 辐射传输：植被对不同波段的光有着不同的透过、反射和散射特性，通过对辐射传输的研究可以了解植被在不同波段下的特性。

3. 植被生理过程：植物的生长状况和生理过程与其在不同波段上的反射、吸收等特性存在相关性，通过对植被生理过程的研究可以推断植被在遥感数据中的表现。

以上基本原理为植被物理遥感的开展提供了理论基础，并为植被信息的提取和解释奠定了基础。

二、叶面积指数（L本人）的意义叶面积指数（Leaf Area Index，简称L本人）是指植被表面单位面积上叶片的总表面积与该单位面积的比值。

L本人的大小反映了植被的生物量、生长状态和生态功能，同时也是评价植被覆盖度和光能利用效率的重要参数。

1. 生物量：L本人与植被的生物量密切相关，L本人较高表示植被的叶面积较大，通常意味着植被覆盖度较高，生物量也较高。

2. 生态功能：L本人反映了植被的光合作用能力和蒸腾作用强弱，对于了解植被的生态功能和生态系统的健康状况有着重要的指导意义。

3. 环境变化：L本人的变化对于环境变化和气候变化有着一定的响应，通过监测L本人的变化可以了解植被对环境变化的响应和适应能力。

由于L本人在植被研究和生态环境监测中的重要作用，因此通过遥感手段反演L本人成为了研究的重要课题之一。

双季水稻叶面积指数在线式图像反演方法
1.数据获取：需要获取高分辨率的卫星遥感影像，以及相关的植被指数数据。

常用的植被指数包括归一化植被指数（NDVI）和归一化差异植被指数（NDWI）等。

2.数据预处理：对获取到的遥感影像和植被指数数据进行预处理，主要包括去除云和阴影、辐射校正和大气校正等步骤，以提高数据质量和准确性。

3.样本收集：在水稻田地内随机选择若干个样本点，并在每个样本点内随机选取数片水稻叶片进行采样和测量。

采样过程中需要注意保证样本点的代表性和多样性。

4.建立反演模型：利用收集到的样本数据和遥感影像进行训练，建立反演模型。

常用的反演模型包括基于多元线性回归、支持向量机（SVM）和人工神经网络等。

6.精度评价：对反演结果进行精度评价，常用的评价指标包括均方根误差（RMSE）和决定系数（R2）等。

也可以通过与实地测量结果进行对比，验证反演方法的准确性和可靠性。

叶面积指数遥感反演模型与算法研究近年来，随着遥感技术的发展和应用广泛，叶面积指数（Leaf Area Index，简称LAI）的遥感反演成为植被研究领域的重要课题之一。

LAI是描述植被叶片分布密度和叶片面积的指标，对于了解植被生长状态、生态环境监测以及农作物生产等方面具有重要的意义。

LAI反演的研究方法主要包括基于光谱反射信息的方法和基于光密度曲线的方法。

其中，基于光谱反射信息的方法是目前应用较多的一种方法，通过遥感数据获取植被光谱特征，进而建立LAI与光谱拟合曲线之间的关系。

这类方法的优势在于遥感数据获取相对容易，可以实现大范围和高时间分辨率的观测。

然而，由于植被光谱信息的受限以及大尺度观测中存在的光谱混合效应，该方法常常存在精度较低的问题。

为提高LAI反演的精度和准确性，研究人员提出了一系列的反演模型和算法。

例如，基于遥感数据的全谱反演模型在LAI反演中取得了很好的效果。

全谱反演模型利用不同波段的遥感数据，建立LAI与多波段反射率之间的数学关系，通过回归分析等方法得到LAI的估计值。

此外，还有基于机器学习算法的LAI反演模型，如支持向量机（Support Vector Machine，简称SVM）和随机森林（Random Forest）等算法。

除了基于光谱信息的反演方法外，还有一些基于结构参数和水分信息的反演模型。

这些模型通过获取植被结构参数的遥感数据，建立LAI与植被结构参数之间的关系，从而实现LAI的反演。

同时，一些结合物理模型的反演方法也被广泛应用于LAI反演研究中。

例如，利用射线传输理论，通过估计叶片表面饱和度和角度因子等参数，建立LAI与这些参数之间的联系，可以实现LAI的反演。

此外，还有一些新兴的技术和方法在LAI反演中得到了应用。

例如，基于人工智能的深度学习算法可以通过耦合遥感数据和地理数据，利用深度神经网络等方法进行LAI反演，具有较高的精度和准确性。

此外，时间序列的遥感数据分析方法也被广泛应用于LAI反演研究中，通过分析植被的时空动态变化，可以得到LAI的时序变化规律。

基于高光谱遥感的农作物叶面积指数反演方法的分析与比较摘要：高光谱遥感技术作为反演农作物叶面积指数（LAI）的一个有力工具，近几年来已经越来越被国内外学者所重视。

本文比较系统地总结了利用高光谱遥感反演LAI值的一般方法，即包括试验田建立、光谱数据采集、LAI值测定、HVI值计算、反演模型的生成五个步骤。

总结出了一些常见农作物的最佳的LAI 值定量反演模型，便于今后相关研究时查阅。

关键词：高光谱遥感；叶面积指数（LAI）；反演模型Abstract: High spectrum remote sensing technology as the inversion of crop leaf area index ( LAI ) are a powerful tool, in recent years it has been pay more and more attention of both domestic and foreign scholars. The paper systematically summed up the use of hyperspectral remote sensing inversion of LAI value general methods, including experimental field establishment, data acquisition, LAI value, HVI value calculation, determination of inversion model is generated in five steps. Summarizes some common crop optimal LAI value quantitative inversion model for future related research, consulting.Key words: remote sensing; leaf area index (LAI); inversion model引言遥感技术是指远距离、在不直接接触目标物体情况下,通过接收目标物体反射或辐射的电磁波,探测地物波谱信息,并获取目标地物的光谱数据与图像,从而实现对地物的定位、定性或定量的描述。

叶面积指数遥感反演方法进展王东伟;孟宪智;王锦地;王磊【摘要】叶面积指数(LAI)是描述植被冠层结构的关键参数,而模型反演法是提取LAI的潜在有效方法. 论文综述了植被冠层辐射传输模型和辐射传输模型遥感反演LAI方法的理论发展,详述了植被冠层辐射传输模型和LAI反演的发展历程. 通过逐步的理论扩展,进而引出目前学者广泛关注的LAI提取同化算法,为遥感观测提取LAI或其它参数提供了理论参考.【期刊名称】《五邑大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2009(023)004【总页数】6页(P47-52)【关键词】LAI;辐射传输模型;反演;同化【作者】王东伟;孟宪智;王锦地;王磊【作者单位】海河水利委员会,水土保持监测中心站,天津,300170;海河水利委员会,水土保持监测中心站,天津,300170;北京师范大学,遥感国家重点实验室,北京,100875;海河水利委员会,网络信息中心,天津,300170【正文语种】中文【中图分类】TP751叶面积指数（LAI）是表征植被冠层结构最基本的参数之一，可定义为单位地面面积上所有叶子单面表面积的总和，卫星遥感为大区域研究LAI 提供了唯一的途径. LAI遥感提取方法本质上分为两类：经验公式法和物理模型反演法. 尽管近年来发展了查找表法（LUT）和非参数方法，但本质上它们还是物理模型反演，不同的是LUT采用了查找表来提高反演效率，而非参数法实际上还是在物理模型的基础上提取LAI. 本文仅对经验公式法进行简单回顾，重点论述物理模型反演的原理和方法，进而说明研究遥感数据同化算法反演LAI对传统遥感反演方法的发展和优势. 经验公式法获取LAI的依据是植被冠层光谱特征，绿色植物叶片的叶绿素在光照条件下发生光合作用，强烈吸收可见光，尤其是红光，因此红光波段反射率包含了冠层顶部叶片信息. 而近红外波段植被有很高的反射率、透射率和很低的吸收率，因此近红外反射率包含了冠层内叶片信息. 植被的这种光谱特征与地表其它因子的光学特性存在很大差别，这是LAI经验公式法的理论依据.经验公式法是以LAI为因变量，以光谱数据或其变换形式（例如植被指数（VI））作为自变量建立的估算模型，即LAI，其中x为光谱反射率或植被指数. 以VI为基础的LAI估算方法由于其简单易行而被广泛使用，但由于对植被类型和土壤背景的敏感性，此法不能在大区域上应用，另一个缺陷是植被指数的多样性导致应用不具有普适性.经验公式法形式灵活，但对不同数据源需要重新拟合参数，模型需要不断地调整. 因此，许多研究者致力于研究具有普适性的LAI定量提取模型. 辐射传输模型描述了植被冠层的二向性反射率分布函数，20世纪70年代是植被二向反射特性研究的活跃时期，出现了多种植被辐射传输模型. 一般的辐射传输模型[1]可以统一描述为：式中：为反射率；为波长；，分别为太阳天顶角和方位角；，分别为观测天顶角和方位角；为植被冠层物理结构参数（如植被LAI、叶面倾角分布等）. 从数学角度分析，只要得到上述函数以LAI为因变量的反函数，就可以实现LAI的物理模型反演方法.光在植被冠层中的辐射传输过程可以用辐射传输方程[1]12来表达：式中：为光亮度；是传输方向天顶角的余弦值；为叶倾角分布函数；为叶片反照率；为植被冠层相位函数.为求解辐射传输方程（2），从20世纪70年代开始应运而生了各种辐射传输模型，目前辐射传输模型的发展开始放慢，而更多的注意力则放在辐射传输模型应用上.2.1.1 SUITS、SAIL模型四通量方程（K-M方程）是对辐射传输方程的较好近似[1]14，其理论上将冠层中光传输量分为垂直向上和向下散射分量、入射直射分量和向上直射分量. Suits[2]基于AGR模型[1]14发展了著名的SUITS模型，而AGR模型理论则来源于K-M方程. SUITS模型将冠层叶片分别在水平和垂直方向进行投影，取代任意方向叶片对光的散射、吸收和透射作用，模型方程为：式中：为向下传输的直射辐射；为观测方向上的辐射通量密度；代表由植被土壤系统构成的由下向上传输的镜面反射辐射；方程（6）表明观测方向上的辐射亮度变化率是由与转化而来，在向上传输过程中又将经历吸收和散射的削弱.SUITS模型的缺陷是叶片投影假设，为此Verhoef[3]发展了SAIL模型，直接采用任意方向叶片计算消光系数. SAIL模型的方程形式类似SUITS模型，这里不再列出. 原始SAIL 模型的缺点是没有考虑热点效应，改进的SAIL 模型则考虑了热点效应.2.1.2 N-K模型Nilson和Kuusk[4]通过考虑植被内部不同观测方向上的间隙率，解决了热点效应问题，并构建了N-K模型. N-K 模型将冠层反射率分为3个分量：直射反射率、土壤直射反射率和植被-土壤多次散射反射率. 冠层直射反射率分量的值是不同冠层深度处散射相函数在两个不同观测方向间隙率的积分和. N-K模型通过引入相关函数描述了不同观测方向的联合观测概率，因而解决了热点效应；土壤直射反射率的计算类似对冠层直射反射的处理，实质是直射光经植被消光入射到土壤再经植被消光的两个连续过程；土壤和植被之间的多次散射反射率分量则直接采用Ross[5]得到的简化形式，N-K模型是Kuusk系列模型的基础，其形式为：其中：，，1，，，式中：代表冠层反射率；代表冠层直射反射率分量；代表土壤直射反射率分量；代表土壤-植被多次散射反射率分量；为植被的散射相函数；为植被深度；分别为太阳天顶角和观测天顶角余弦值；为植被深度处的叶面积体密度；为植被深度处太阳方向和观测方向间隙率；为土壤的二向反射率；为整个植被冠层LAI；，分别代表太阳和观测天顶角方向的叶面积；为太阳方向与观测方向夹角；是一个附加的参数，表示叶片几何特征尺度与植被深度之比；，T，n分别为叶片反射、透射和角质层菲涅尔折射系数.2.1.3 Kuusk、MSRM模型N-K模型中大量积分式的运算导致N-K模型计算效率低下. 因此，Kuusk[6]将N-K模型的直射反射和SAIL模型多次散射相结合形成了Kuusk模型. Kuusk模型是采用N-K模型变量代替原来SAIL模型中上行和下行散射方程中的模型系数的计算方式，然后再将N-K模型直射分量计算与SAIL的多次散射分量计算合成.Kuusk模型在实际应用中有许多参数难于确定[7]. 为此，Kuusk将描述叶片组分光谱的PROSPECT模型[8]引入Kuusk模型解决组分光谱问题，避免了不同波段提供不同叶片组分光谱的缺陷. 对土壤反射率，Kuusk将Price[9]描述土壤反射率的基函数引入来解决土壤反射率输入问题，Price用4个基函数来描述土壤的波谱特性，精度要求不高时可减少到两个. 天空光比在任何辐射传输模型中都是一个不易确定的参数，Kuusk通过引入Angstrom混浊系数解决了这个难题.2.1.4 MCRM、ACRM模型Kuusk将Kuusk模型应用于具有直立结构的作物类型（如玉米）时，发现Kuusk 模型模拟结果与实测结果有一定差别，Kuusk认识到Kuusk模型在模拟此类植被时的缺陷. 他认为这种直立结构冠层不同子层之间的光传输具有马尔可夫性质[10]. 由此修改Kuusk模型的G函数表达式为：式中：；为马尔可夫系数；为原来的函数，含义与方程（2）类似.为进一步考虑两层植被的辐射传输问题，Kuusk[11]将MSRM和MCRM模型结合形成了ACRM模型. ACRM 模型是一个比较完善的辐射传输模型，对应ACRM 模型还开发了应用于林地的FRT模型[12]. 除了上述模型，还有大量的研究者开发了不同的辐射传输模型[13-15].辐射传输模型反演就是要通过反转式方程（1）由反射观测率值获取模型参数，可以是任何一个模型（包括以上模型）. 一般的辐射传输模型都比较复杂，不能直接用来反演，而是把作为输入值，采用迭代的方式以优化技术逐步调整模型参数，直到模型输出结果与遥感观测资料达到一致，最后的迭代结果就是反演结果.2.2.1 SSE方法模型反演首先要构建反演所需的代价函数，代价函数设定了认为被反演参数能使模型模拟与遥感观测达到一致的标准. 不同研究者出于不同目的、可利用数据等提出了不同的代价函数形式. 比较早的是平方差和形式（SSE）[1]118：式中：是第波段模型模拟反射率，是第波段观测反射率. 这种方法是基于反射率坐标空间范围内多维模拟反射率空间位置与多维观测反射率空间位置最近的原理. Privette[16]等人和Gemmell[17]都采用这种方法对模型进行反演.2.2.2 WSSE方法植被冠层在不同波段的反射率量级有较大区别，尤其从可见光波段过渡到近红外波段. SSE法认为所有波段都具有同等重要性，这是SSE法的缺陷. 因此将SSE法修改为WSSE形式：WSSE方法充分考虑了不同波段反射率之间的差异，增加了权重系数，是应用较广泛的一种方法. WSSE法的变种形式很多，有些甚至可以单独认为是一种模型反演方法，但着眼于权重的概念，则将它们统一划分为WSSE类.2.2.3 WSSEWP方法有研究者注意到WSSE方法反演得到的最优化参数x存在越界现象，即超出了理论范围，这是个严重问题. 因此在WSSE方法中增加罚函数项，称之为带罚点平方加权和WSSEWP[1]121方法：Nilson[4]126等人对N-K模型反演时采用了WSSEWP方法，虽然代价函数形式有些差异，但从归一化的角度看，本质上还是WSSEWP方法.2.2.4 基于先验知识遥感反演获取LAI在反演LAI等参数的过程中，被反演参数的先验信息引起了研究者的注意，随着研究深入，这种信息源逐渐增多. 由方程（10）、（11）可知，这些方法的权重采用了不同形式，没有统一标准. 因此又得到一种基于先验知识的反演方法[18]：式中：代表被反演参数，代表被反演参数的先验信息，代表被反演参数的先验误差协方差矩阵；，分别代表模拟和观测反射率值，为二者的误差协方差矩阵. 基于先验知识的反演方法具有完善的理论体系，可以从贝叶斯后验概率公式推出. 它不仅引入先验信息，也统一了权重形式，同时综合了先验和观测项的全部信息，为遥感模型反演提供了潜在空间. 此方法是现今遥感反演研究者关注的一个方向，Kuusk 在发布ACRM模型的同时也提供了反演算法，虽然在反演代价函数中增加了罚函数项，但理论上并没有突破方程（12）.2.2.5 遥感数据同化反演LAI方法上述遥感反演方法都采用了单个时刻的遥感观测数据，对方程（12）进行一个基本的扩展得：式中：代表反演时刻，是不同反演时刻被反演参数矢量的矢量，描述为一个扩展矢量，为的分量，为不同反演时刻的被反演参数. 一个不可忽视的问题是不同时刻被反演参数之间具有相关性，如何描述这种相关性是一个值得注意的问题. 一种解决方式是对方程（13）施加外部约束，例如对植被可以采用植被生长模型.基于上述遥感反演模型和方法的发展，可以认为辐射传输模型已经比较成熟；而遥感反演方法的发展还远没有得到完善. 传统遥感反演的SSE、WSSE、WSSEWP方法和基于先验知识的反演方法无疑都局限于单个遥感观测时刻的参数反演，而数据同化算法则不仅继承了基于先验知识遥感反演方法的优点，而且能够将被反演参数进行时间上的扩展，同时也通过动态模型的引入，对不同反演时刻被反演参数之间的关系进行有效约束.【相关文献】[1] 李小文，王锦地. 植被光学遥感模型与植被结构参数化[M]. 北京：科学出版社，1995.[2] SUITS G H. 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第35卷增刊2010年4月测绘科学Sc i ence o f Survey ing and M app i ngV o l 135Suppl 1A pr 1作者简介:邢著荣(1984-),女,在读硕士研究生,研究方向:多源多角度LA I 反演。

E -m a i:l x ingzhurong @1631co m 收稿日期:2010-03-02高光谱遥感叶面积指数(LAI)反演研究现状邢著荣¹º,冯幼贵¹,李万明»,王 萍¹,杨贵军º(¹山东科技大学摄影测量与遥感系,山东青岛 266510;º国家农业信息化工程技术研究中心,北京 100097;»山东省城乡建设勘察院,济南 250031)=摘 要>叶面积指数(LA I)是植被冠层结构的重要参数之一,获取LA I 对于了解植被的生长发育过程、农作物长势及产量预测等具有十分重要的意义。

本文首先对LA I 及高光谱遥感的概念做一概述,然后介绍了高光谱遥感估算LA I 的优势及常用方法,并总结了国内外LA I 反演研究进展情况,最后分析遥感反演研究的未来发展方向。

=关键词>叶面积指数(LA I);高光谱遥感;反演=中图分类号>TP79 =文献标识码>A =文章编号>1009-2307(2010)07-0162-041 引言植被生化和生理参数的精确定量化估算对于农业、生态、气象应用是很有用的,其时空分布作为重要的模型输入参数,常被用于定量化陆地表面和大气之间的物质和能量变换[1]。

植被叶面积指数(Lea f a rea i ndex,LA I)由于在植被冠层中起着控制其生理过程的角色,是植被重要的结构参数,亦是表征作物长势和预测作物产量的重要农学指标之一[2],被定义为单位土地面积上所有叶片表面积的总和,或单位面积上植物叶片的垂直投影面积的总和[3]。

中国区域植被叶面积指数时空分布——机理模型模拟与遥感反演比较黄玫;季劲钧【摘要】叶面积指数是表征植被冠层特征的重要参数,同时也是决定生态系统净初级生产力的重要因子,它对全球变化和生态系统碳循环研究具有重要意义.目前大范围的叶面积指数只能通过遥感反演和机理模型模拟获得,而通过这两种方法获取的叶面积指数都存在一定的不确定性.利用大气-植被相互作用模型(AVIM2)在0.1°×0.1°经纬度网格上模拟产生了中国区域叶面积指数并与两套使用不同遥感反演方法生成的叶面积指数在空间分布和季节变化特征方面进行了比较.通过比较说明中国区域植被叶面积指数分布主要受水分条件限制,整体呈现东南部高西北部低的趋势.中国区域植被生长的季节变化受季风影响显著,与气温及地表太阳辐射的季节变化趋势相一致.中国区域叶面积指数整体呈现夏季高、春秋季次之而冬季低的趋势.【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2010(030)011【总页数】8页(P3057-3064)【关键词】叶面积指数;AVIM2;遥感反演;样带;中国区域【作者】黄玫;季劲钧【作者单位】中国科学院地理科学与资源研究所生态网络观测与模拟重点实验室,北京,100101;中国科学院地理科学与资源研究所生态网络观测与模拟重点实验室,北京,100101;中国科学院大气物理研究所,北京,100029【正文语种】中文叶面积指数(LAI)是衡量生态系统与大气能量和物质交换强度的重要参数，它通过影响冠层的能量、水分平衡和碳光合固定而决定植被的净初级生产力和生态系统的整体功能。

它有多种定义方法[1]目前较为普遍的是定义为单位面积上总叶面积的一半[2]。

过去的许多研究已经证明叶面积指数在控制大气与植被之间能量、动量和物质交换中的重要性[3-6]。

过去的研究同时指出，叶面积指数估计误差是引起净初级生产力估计不确定性的重要原因之一[7-8]，没有对叶面积指数的准确估计就不能正确评估全球变化情景下生态系统植被的生长和净初级生产力变化[9]。