内容发布更新时间 : 2024/5/18 6:59:25星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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 物候特征：时序卫星遥感 一、植被生理生态基础(P1)

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↑，地表温度↓ ②考虑albedo与ET综合贡献：

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↑

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↓

*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 NPP=GPP-Ra（植物自养呼吸）

NEP：净生态系统生产力 NEP=NPP-Rh（异样呼吸）or NEP=GPP-（Ra+Rh） NEE：净生态系统碳交换量 NEE=-NEP

NBP：净生物群系生产力 NBP=NEP-非呼吸消耗的扰动量 CO2通量往往与NEP相等，当植被繁茂时也可近似看做NPP

GPP (gross primary productivity) 总初级生产力.单位时间内生物通过光合作用途径所固定的光合产物量或有机碳总量,又称总第一性生产力

NEP (net ecosystem productivity) 净生态系统生产力：指净第一生产力中再减去异养呼吸所消耗的光合产物碳通过陆地生态系统循环。NEP=NPP-异养呼吸 NPP (net primary productivity) 净初级生产力

植物光合作用所固定的光合产物中扣除植物自身的呼吸消耗部分,也称第一性生产力 NPP=GPP-植物自养呼吸

NEP (net ecosystem productivity) 净生态系统生产力,指净第一生产力中再减去异养呼吸所消耗的光合产物

NEP=NPP-异养呼吸

NEE (net ecosystem exchange ) 净生态系统碳交换量

陆地与大气系统间的CO2通量与生态系统的GPP,NPP,NEP,NBP,在某些假定条件下所观测的CO2通量与其中的某个概念是一致的.一般与NEP 相同,当植被相当繁茂,土壤呼吸相对较小时,可以近似看作为生态系统的NPP. RP =呼吸的植物

RH =呼吸异养生物的

RD =呼吸的分解者（微生物）

4.物质循环：H2O、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

*H2O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） 6．植被功能型，背景及意义

二、植被反射率光谱原理与特征(P24) 叶片的光谱反射率特性图（P32） 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。ρ=πL/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。②reflectance是波长的函数，不同波长reflectance不一样；albedo是对全波长而言的。 双向反射率分布函数（BRDF）的物理意义是：来自方向地表辐照度的微增量与其所引起的方向上反射辐射亮度增量之间的比值。

双向反射率因子(Bi-directional Reflectance Factor, BRF)

定义：在相同的辐照度条件下，地物向(θ，φ)方向的反射辐射亮度与一个理想的漫反射体在该方向上的反射辐射亮度之比值，称为双向反射率因子R：

反射率（Reflectance）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。光谱反射率（Spectral Reflectance）为某个特定波长间隔下测定的物体反射率，连续波长测定的物体反射率曲线构成反射率波谱（Reflectance Spectrum）。

2.表观反射率(P26)：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，物体表面不一定水平，坡地，高低起伏，

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忽略了日光诱导叶绿素荧光（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≠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：以及反射率之间概念差异 ①BRDF（二向反射分布函数）：来自方向地表福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。

②BDF（二向反射率因子）：相同福照度条件下，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：BDF=πBRDF，BRDF特性与环境辐射相关，BRF则与环境无关。 ALBERO=?

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≈BRDF

②半球-方向反射率：入射能量在2π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2π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2π半球空间分布；波普测量仪测定2π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（P35）：

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?? ②red（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ARVI&SAVI的优点

EVI指数能消除热点现象，且有更好的敏感性 *ARVI/RVI

PVI SAVI EVI NDVI→ARVI

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（P48）

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：N－叶肉结构参数，Cab－叶绿素浓度，Cw－叶片含水量，Cm－干物质浓度 输出参数：叶片反射率与透过率，（400-2500nm，5nm间隔） 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

①SAIL模型考虑角度，观测/太阳观测角、天顶角 SAIL模型假设冠层具有如下性质： 冠层水平且无限延伸。

冠层组分只考虑叶片，而且叶片是小而水平的。