基于高光譜和LiDAR數(shù)據(jù)協(xié)同的闊葉灌木LAI反演.pdf

1、葉面積指數(shù)是表征植被冠層的重要參數(shù)，它影響著植被的光合、蒸騰和降水截留等生理過(guò)程，也是植物生長(zhǎng)狀況的重要指標(biāo)。葉面積指數(shù)反演是遙感反演領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題之一，是生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)和管理的需要，具有重要的生態(tài)意義。
　　傳統(tǒng)單一的遙感數(shù)據(jù)受到獲取方式的限制，不能快速完整地反映植被信息。本文協(xié)同使用高光譜和激光雷達(dá)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)兩種數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，高效地反演植被參數(shù)。高光譜遙感數(shù)據(jù)光譜信息豐富，已經(jīng)逐漸成為植被參數(shù)反演的主要數(shù)據(jù)源，激光雷達(dá)技

2、術(shù)的“實(shí)景復(fù)制”功能高效準(zhǔn)確反映植被信息。論文發(fā)揮兩種數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)，協(xié)同反演植被參數(shù)，真實(shí)描述植被的冠層結(jié)構(gòu)，將會(huì)進(jìn)一步提高反演精度，使得植被遙感研究從平面拓展到立體，為地面、機(jī)載和航天一體化研究做了有益地嘗試和探索。本文的數(shù)據(jù)獲取儀器是地基成像光譜儀和三維激光掃描儀，研究區(qū)域?yàn)樵颇衔麟p版納地區(qū)和電子科技大學(xué)校園內(nèi)，選擇茶樹(shù)和法國(guó)冬青兩種闊葉灌木為研究對(duì)象，利用獲取的兩種數(shù)據(jù)協(xié)同反演葉面積指數(shù)。研究的主要工作及結(jié)論如下：
　?。?）

3、地面協(xié)同反演實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)獲取。設(shè)計(jì)了地面數(shù)據(jù)反演葉面積指數(shù)的實(shí)驗(yàn)方法，研究了協(xié)同使用SOC710VP成像光譜儀和Leica ScanStation C10三維激光掃描儀獲取闊葉灌木的高光譜數(shù)據(jù)和激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的方法，同時(shí)利用輔助器材獲取的測(cè)量數(shù)據(jù)與成像光譜和激光雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，結(jié)果表明兩種協(xié)同數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。
　?。?）高光譜數(shù)據(jù)波段選擇和激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)提取灌木結(jié)構(gòu)參數(shù)。根據(jù)兩種數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，研究了地基成像光譜和激光雷達(dá)數(shù)據(jù)的去噪

4、處理方法。因?yàn)槲锢砟Ｐ偷妮斎雲(yún)?shù)多且難以獲取，論文根據(jù)物理模型反演葉面積指數(shù)的實(shí)際需求，研究了高光譜數(shù)據(jù)反射率反演、波段選擇優(yōu)化和激光雷達(dá)數(shù)據(jù)快捷提取結(jié)構(gòu)參數(shù)的方法。
　?。?）針對(duì)目前廣泛應(yīng)用的冠層反射率模型進(jìn)行分析，我們根據(jù)研究區(qū)灌木的實(shí)際特點(diǎn)，選取合適的模型GeoSail作為反演模型。結(jié)合高光譜和LiDAR數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，使兩種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)較好的協(xié)同，實(shí)現(xiàn)LAI的反演，提高反演精度。本文基于Geosail模型及查找表算法，利用獲取的

5、成像光譜數(shù)據(jù)和激光雷達(dá)數(shù)據(jù)，成功對(duì)研究區(qū)2013年12月及2015年10月闊葉灌木的葉面積指數(shù)進(jìn)行了反演。最后將葉面積指數(shù)野外實(shí)測(cè)值與反演值進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果兩者一致性較好。其中，單株茶樹(shù)實(shí)測(cè)值與反演值相關(guān)系數(shù)為0.70，均方根誤差是0.33；稀疏冬青灌木叢實(shí)測(cè)值與反演值相關(guān)系數(shù)達(dá)0.83，均方根誤差是0.32，均表現(xiàn)出較高的反演精度。實(shí)驗(yàn)證明，GeoSail模型同樣可以適用于低矮型綠化灌木，為無(wú)人機(jī)等遙感平臺(tái)的應(yīng)用進(jìn)行了可行性的實(shí)