基于微波干涉技术的土壤介电特性测量

土壤介电特性的测量对研究土壤品质与性质尤其是研究土壤水分至关重要,在土壤微波地基遥感试验中,土壤介电特性的测量也是必不可少的。该文利用C波段微波辐射计成功获取了8组不同湿度土壤的微波辐射干涉数据,在分析干涉原理的基础上,提出了基于土壤干涉数据的土壤介电常数的计算方法。通过干涉计算得到的土壤介电常数与DOBSON模型计算结果非常接近。土壤介电常数的干涉测量方法为土壤介电特性测量提供了一种选择。     

作物生长模型与定量遥感参数结合研究进展与展望

作物生长模型与定量遥感参数的结合,不仅满足前者实现区域应用的需求,也有助于提高后者的反演精度,在生态、农业、资源调查与全球气候变化等研究上意义重大。该文从作物生长模型空间应用拓展的角度,对国内外主流作物生长模型、定量遥感参数以及两者结合的参数与方法进行了概述,分析了典型作物生长模型的主要模拟过程及其驱动、初始化、输出等参数,总结了当前定量遥感正反演结果可为作物生长模型区域应用提供的参数数据;建立了作物生长模型模拟过程与定量遥感参数的对应关系,对比分析了作物生长模型与定量遥感参数的不同结合方式。基于以上内容,对作物生长模型面应用的限制因素及其与定量遥感参数的关系、作物生长模型面应用时参数尺度效应的影响、作物生长模型与定量遥感参数耦合方法的发展3个方面展开了讨论,以期为作物生长模型与定量遥感参数开展更好的结合研究提供参考。     

基于机载小光斑全波形LIDAR的作物高度反演

为了填补利用激光雷达反演作物冠层高度的空白,本文以全波形激光雷达发射与回波波形的高斯性为理论基础,首先通过对波形的拟合,实现作物与土壤波形的剥离,然后确定回波波形上各关键点,最后结合作物冠层结构的特征获得作物冠层高度。验证结果表明：反演作物冠层高度的绝对误差在0.06 m以内,相对误差小于5.2%。该方法对于反演其他植被结构参数也具有重要的借鉴意义。     

光合有效辐射及其传感器研究进展

植物利用约400～700 nm波段的光驱动光合作用,但不同波长的光驱动效率不相同,而且随着植物类型及生长阶段的不同而变化。因此,准确获取被植物捕获并用于驱动光合作用的光辐射成为困扰科学家的难题。当前,光量子传感器被普遍接受并用于评价光合作用潜力,可测量400～700 nm波段的光量子通量密度或光量子通量,其光谱响应函数为直线。该文回顾了经典光合有效辐射（photosynthetically active radiation,PAR）定义的形成过程,介绍了PAR传感器的演化路径,讨论了PAR及其传感器的应用现状。由于测量对象及应用环境的多样化,PAR的定义仍然没有完全统一,且早期研究对光谱响应函数的度量不充分。随着当前人工光照明与植物生长发育相关研究的深入,发现植物光合作用吸收的光波长范围比400～700 nm要宽,不同的光谱能量分布（波长配比,能量配比）、光周期等对光合作用影响显著,并且很难将光辐射对光合作用的影响和光形态效应区分开,因此PAR的定义及其传感器的研发仍处于不断发展中。理想的PAR应该从植物光合作用的角度来定义,未来PAR传感器的光谱响应函数应与植物光合作用的能力曲线相一致,并能依据测量对象及应用需求而调整。与此相适应,未来PAR传感器应向用户可对光谱响应函数编程的方向发展。     

机载激光雷达的作物叶面积指数定量反演

为了进一步挖掘激光雷达在植被垂直结构探测上的潜力,通过引入Kuusk的多层均匀冠层方向反射模型的单次散射部分,基于激光雷达发射和回波波形的高斯特征,模拟作物激光雷达回波,建立了作物叶面积体密度和叶面积指数的反演方法。模型输入参数的敏感性分析显示：G函数对反演结果的影响比土壤和叶片反射率大。最后利用“黑河综合遥感联合试验”的数据对反演方法进行了验证：反演的作物叶面积体密度与实测数据基本一致,叶面积指数反演的相对误差为12.5%。结果表明该方法可以有效反演作物叶面积体密度和叶面积指数,为作物结构参数反演提供了新的途径。     

粮食作物播种面积遥感监测研究进展

介绍了遥感监测粮食作物播种面积的理论和现实意义,回顾了国内外基于常规方法、线状框架采样、面积框架采样、光谱混合模型(spectral mixture model , SMA)等方法进行植被制图和进行粮食作物识别研究的现状和存在的问题, 并对基于波谱库的农作物播种面积监测提出了建议。     

玉米全生长期叶面积指数收获测量法的改进

农作物全生长期冠层表现不同的结构,常规的叶面积指数测量仪器不能适用于全生长期的叶面积指数测量,提出改进的收获测量法可进行玉米全生长期叶面积指数的测量,并且测量结果也具有可比性,该法在减少常规直接测量法工作量的同时也减少了对玉米的破坏。通过对比不同生长期单株样本叶面积计算的两种方法,得出二元二次回归法比常规的形状因子法计算精度高的结论。同时,分析不同生长期玉米秆所占总面积比例的规律,得出进行叶面积指数的准确测量,玉米秆的表面积必须进行准确考虑。该研究可为同类作物叶面积指数测量提供参考,可以有效推动叶面积指数的准确快速测量及遥感反演的验证工作。     

玉米抽穗期雄穗对冠层反射率辐射传输特征的影响

为分析玉米雄穗对冠层可见光、近红外波段辐射传输特征的影响，运用四维轨道塔吊系统获取连续2 a玉米抽穗期的冠层光谱，并在抽穗初期和末期分别进行了3个梯度的剪穗试验，分析玉米抽穗期冠层二向反射率特征以及雄穗干物质含量特征。结果表明：1）比较抽穗期不同时间冠层反射率的模拟值和实测值得出，在抽穗初期实测值高于模拟值，随着生育期的推进，模拟值逐渐高于实测值。但在可见光波段整个抽穗期实测值均高于模拟值，在近红外波段模拟值总体高于实测值。2）分析不同穗梯度冠层二向反射率特征发现，在可见光波段，太阳主平面和垂直太阳主平面方向上，2个散射方向的无穗反射率值在所有观测角度上均最高，1/2穗次之，全穗最低；近红外波段，在太阳主平面方向，3个穗梯度反射率差异不大，但在垂直太阳主平面方向，后向散射方向反射率值总体高于前向散射方向反射率值，且无穗反射率值依然总体高于1/2穗和全穗；在垂直观测条件下得到相同的结果。3）分析PROSAIL模型模拟值和农学参数相关性，得出模拟值与叶绿素含量、叶面积指数在全波段呈显著负相关，无穗实测值和模拟值分别与叶面积指数和叶绿素含量相关性表现一致。4）在玉米整个抽穗期雄穗鲜质量变化差异较大，而干质量变化差异不大。研究可为修正辐射传输模型、提高模拟精度，使之更好地应用于植被理化参数反演提供科学依据。     

扩展CUPID模型模拟土壤组分温度分布

为模拟详细的温度分布信息，进一步理解地表能量平衡过程，提高植被冠层温度反演精度，根据土壤阴影表面和光照表面的热源和蒸发速率的差异，扩展了CUPID模型，实现了光照和阴影土壤组分温度分布模拟。采用实测数据分别对冬小麦和夏玉米冠层下的土壤组分温度进行了模拟和验证。在冬小麦地，模拟光照和阴影土壤温度绝对差值为2.8 K和2.4 K，平均差值为-1.5 K和-0.7 K；在夏玉米地，模拟与实测温度绝对偏差为3.8 K左右，平均偏差为-0.5 K。总体来说，模拟与实测数据吻合较好，说明扩展模型能够较为真实地反映土壤组分温度分布及其变化。扩展模型可在组分温度反演和农业旱情监测等领域得到应用。     

基于MODIS 叶面积指数的遥感物候产品反演方法

物候信息是研究植被与气候、环境间关系的重要资料。近年来,遥感技术为物候研究提供了新的手段,物候遥感监测数据已经被广泛应用于植物物候监测、时空变化及其变化响应的研究。然而,有限的遥感物候产品已经限制了遥感物候监测的应用和发展。在总结已有遥感物候监测方法和遥感物候产品的基础上,该文提出一种更具普适性,相对稳定、可靠的遥感物候产品反演生产方法。以2007年中国区域为例,利用地面物候观测数据对结果验证,平均绝对误差为20.6～15.3d,均方根误差达4.0～33.5,二者的相关系数达0.404～0.887,生长周期数反演准确率达到90.12%,该文算法反演成功率达99.93%,较MODIS MLCD产品83.06%的成功率提高了16.87%。