检索结果-内蒙古大学图书馆

光谱学与光谱分析 2022年第5期42卷 1514-1521页

作者：张俊逸高德华宋迪乔浪孙红李民赞李莉中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 河南牧业经济学院能源与智能工程学院河南郑州450046

叶绿素是作物生长诊断的重要参数,对其进行高效检测是农田精细化管理的基础。prospect模型是作物光谱学检测研究的重要工具,可为建立高精度叶绿素诊断模型提供数据集基础。为了建立具有普适性的田间玉米作物叶绿素含量检测模型,使用PROS... 详细信息

叶绿素是作物生长诊断的重要参数,对其进行高效检测是农田精细化管理的基础。prospect模型是作物光谱学检测研究的重要工具,可为建立高精度叶绿素诊断模型提供数据集基础。为了建立具有普适性的田间玉米作物叶绿素含量检测模型,使用prospect模型输入叶片结构参数和生化参数模拟叶片400~2500nm波段反射率曲线10650条。在其他参数设置保持不变的情况下,分析光谱反射率曲线对叶绿素含量参数的敏感性,结果显示叶绿素含量仅在400~780nm区间对光谱反射率曲线产生影响。讨论了3种叶绿素检测特征波长筛选策略,分别为:根据敏感性分析结果,选出548~610和694~706nm区域共计76个波长,记为SEN-BAND;基于反向区间偏最小二乘法(Bi-PLS)筛选5个区间共计91个波长,记为BPBAND;基于连续投影算法(SPA),在叶绿素影响区域400~780nm筛选10个特征波长,记为SPA-BAND。进而使用2019年、2020年两年期田间实测玉米叶片光谱反射率曲线和叶绿素含量数据,分别应用上述3种方法选取的特征波长构建玉米叶片叶绿素含量检测模型。结果显示,使用SPA-BAND特征波长构建的模型,在两年期数据中均得到最佳结果。2019年数据模型建模集决定系数(R2c)为0.8156,建模集均方根误差RMSEC为2.9086,验证集决定系数(R2v)为0.7995,验证集均方根误差RMSEV为2.9977。2020年数据模型建模集决定系数(R2c)为0.9492,建模集均方根误差RMSEC为0.9768,验证集决定系数(R2v)为0.9102,验证集均方根误差RMSEV为1.5629。表明,基于prospect模型筛选叶绿素含量特征波长建立的叶绿素诊断模型具有普适性。

关键词： prospect模型叶绿素波长筛选 SPA Bi-PLS PLSR

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基于prospect模型的植物叶片干物质估测建模研究

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沈阳农业大学学报 2018年第1期49卷 121-127页

作者：王洋肖文邹焕成陆婧楠曹英丽于丰华沈阳农业大学辽宁省农业信息化工程技术中心/信息与电气工程学院沈阳110161

为了快速、准确估测植物叶片干物质含量,为作物长势及健康状况监控提供数据支撑,利用光谱分析技术探讨了干物质含量敏感光谱波段提取方法及其估测建模方法。试验数据由叶片辐射传输模型prospect在干物质含量(0.001~0.02)g·cm^(-2)... 详细信息

为了快速、准确估测植物叶片干物质含量,为作物长势及健康状况监控提供数据支撑,利用光谱分析技术探讨了干物质含量敏感光谱波段提取方法及其估测建模方法。试验数据由叶片辐射传输模型prospect在干物质含量(0.001~0.02)g·cm^(-2)范围内进行模拟,随机产生1000条400~2500nm的光谱曲线,其中600条光谱曲线用于建模研究、400条光谱曲线作为模型验证数据,同时应用叶片光学特性数据库LOPEX93中325条叶片光谱-干物质含量数据进行进一步验证。首先应用试验数据进行局部敏感性分析,初步得到叶片干物质敏感波段范围,再运用改进Sobol算法进行全局敏感性分析,提取了干物质含量敏感的光谱波段范围,在此敏感波段范围运用波段组合算法计算归一化植被指数NDVI与叶片干物质含量相关系数,优选了4组相关性大的波段组合建立归一化干物质指数NDMI_((1644,1719))、NDMI_((1871,2294))、NDMI_((2150,2271))、NDMI_((1496,2282))用于干物质含量估测建模。结果表明:NDMI_((1644,1719))和NDMI_((1871,2294))模型中三次多项式形式(cubic)效果最佳、NDMI_((1496,2282))模型中幂指数形式(power)效果最佳,三者中NDMI_((1871,2294))的三次多项式模型最优,决定系数R^2为0.837,对叶片干物质含量具有较好的估测能力。

关键词：叶片干物质含量敏感性分析 prospect模型 LOPEX93数据集光谱指数

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基于高光谱建立植物叶面滞尘含量估算模型及prospect模型反演精度评价

基于高光谱建立植物叶面滞尘含量估算模型及PROSPECT模型反演精度...

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作者：阮杨春浙江师范大学

学位级别：硕士

植物叶表具有滞尘作用,可有效吸附大气污染物质,从而使大气中的颗粒性污染物附着于叶片表面形成叶面尘。叶面尘对于检测植物生长胁迫以及监测大气环境污染等具有重要意义。本研究通过测量中亚热带常见绿化树种红叶石楠(Photinia×fr... 详细信息

植物叶表具有滞尘作用,可有效吸附大气污染物质,从而使大气中的颗粒性污染物附着于叶片表面形成叶面尘。叶面尘对于检测植物生长胁迫以及监测大气环境污染等具有重要意义。本研究通过测量中亚热带常见绿化树种红叶石楠(Photinia×fraseri Dress)、香樟(Cinnamomum camphora(L.)Presl.)、月桂(Laurus nobil is)的叶面尘含量以及有尘和无尘状态下叶片的反射光谱。分析叶面尘对叶片反射光谱的影响,并通过相关性分析筛选出叶面尘的敏感波段和指数建立叶面尘多元回归估算模型。此外,本研究还对叶面尘引起prospect模型反演生化参数精度的影响进行了探讨。本文主要研究结果如下:(1)叶面尘附着叶表会造成叶片光谱反射率发生变化,在400-700nm可见光波段以及大于1300nm的远红外波段,红叶石楠、香樟、月桂的反射光谱受叶面尘影响变化规律是不一致的,但是在800-1200 nm中随叶面尘含量的减小叶片反射率却会随之增加,此外,叶面尘对叶片反射率三边位置改变不大,叶面尘的覆盖不会造成红移,但是叶片‘三边面积’值有所增加。(2)通过对反射光谱求多阶导数及对数光谱,对比研究发现含叶面尘叶片的反射光谱同叶面尘含量敏感的波段主要集中在可见光和近红外光波段。对叶面尘含量同原始叶片反射光谱的归一化指数、比值指数、差值指数进行相关性分析,提取叶片反射光谱中对叶面尘敏感的构造指数参数。结果表明光谱指数中归一化和差值指数同叶表滞尘量的相关性较高,比值指数较低。(3)通过一阶导数,二阶导数、对数光谱和原始光谱进行敏感性分析后提取敏感波段及指数建立的基于敏感波段和指数的叶面尘多元回归估算模型,在三个树种的滞尘能力估算模型中估算叶面尘效果较好的是月桂,通过构造指数和敏感波段建立的估算模型决定系数都达到0.7以上,其中基于敏感波段建立的估算模型精度可达0.809;红叶石楠基于敏感波段和光谱指数建立的估算模型决定系数相差不大分别为0.7036和0.748;香樟的叶面尘估算模型中,基于敏感波段要比基于构造指数的精度高;总体来说基于敏感波段的估算效果要优于构造指数。(4)叶面尘对反射光谱存在一定影响,附着至叶片表面会导致叶表光学属性发生变化。通过控制实验获取有尘无尘状态下反射光谱,基于prospect模型进行反演对比发现有尘状态下反演的生化参数值均低于无尘状态下的反演值。为消除叶面尘影响下反演值偏低问题,该文通过添加叶表粗糙度参数,在一定程度上解决了反演生化参数偏低问题,其中反演叶绿素含量、单位面积水含量、单位面积干物质含量的决定系数分别达到0.7405、0.7274、0.4203。同时模拟叶片反射率值同实测光谱比较RMSE均小于0.018,相比原有模型,改进模型在反演生化参数和模拟反射光谱上精度都有一定提高。

关键词：叶面尘叶片反射率估算模型 prospect模型

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基于prospect模型的胡杨生理学参数的光谱反演研究

基于PROSPECT模型的胡杨生理学参数的光谱反演研究

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作者：张冬冬塔里木大学

学位级别：硕士

胡杨作为荒漠河岸生态系统中唯一的建群乔木,对荒漠绿洲过渡带脆弱生态系统的平衡起到关键的调节作用。地下水是胡杨唯一的土壤水分来源,是影响胡杨生命活动至关重要的因素之一。地下水位的变化会导致胡杨生理状况的变化,因此,利用高光... 详细信息

胡杨作为荒漠河岸生态系统中唯一的建群乔木,对荒漠绿洲过渡带脆弱生态系统的平衡起到关键的调节作用。地下水是胡杨唯一的土壤水分来源,是影响胡杨生命活动至关重要的因素之一。地下水位的变化会导致胡杨生理状况的变化,因此,利用高光谱对不同地下水埋深下的胡杨叶片生理学指标进行估测研究,是对胡杨进行健康监测提供理论基础,也是将遥感应用到生态环境保护上的技术支撑,也是进一步维持荒漠生态系统稳定性的关键。本研究选择阿瓦提县丰收三场与阿拉尔市塔河源胡杨林为研究区,在研究区内设置0～2 m、2～4 m、4～6 m、6～8 m及8～10 m等5个地下水埋深梯度,同时获取各埋深梯度下胡杨的高光谱数据和生理学参数。分析不同地下水埋深下胡杨的生理学参数变化特征和叶片的光谱特征,以及利用prospect-SAIL模型模拟得到胡杨冠层光谱,对比分析叶片光谱与冠层模拟光谱的差异,最后再使用冠层的模拟光谱与生理学指标进行模型构建。以期用以表征胡杨所处的地下水埋深范围,为促进干旱区生态环境建设及植被恢复提供理论基础。主要的研究结果如下:(1)不同时期在埋深0～2 m与2～4 m处胡杨的含水量大多较高,随着干旱程度的增强,呈先降后升趋势。而叶片氮素含量表现为随地下水埋深增大呈“M”型变化,在轻度干旱胁迫下,氮素含量降低,但随着干旱程度的加深,氮素含量逐渐增大。随地下水埋深的增大,钠(Na)、镁(Mg)、锰(Mn)、锌(Zn)、铁(Fe)和钙(Ca)的变化不完全相同,当胡杨受到干旱胁迫后,其叶片内的钠Na、Mg和Zn含量都降低,而Mn、Fe和Ca含量均出现上升,这些现象都是胡杨抵御干旱胁迫的体现。(2)不同时期不同埋深下的同种处理的光谱曲线变化基本一致,都具有植被典型的“峰谷”特征。其中对数、对数倒数及包络线去除光谱能够在可见光或近红外波段放大某些特征,便于研究不同埋深下的胡杨光谱变化特征。而胡杨的光谱位置参数在不同时期不同埋深下的差异较小,绿峰位置随埋深增大,其向长波方向移动,其中红边主要在8、9、10三个月中表现出明显的“蓝移”或“红移”。植被指数与胡杨含水量、氮素及钠的相关程度较高,相关系数大于0.4,而其他指标的相关性均较差。(3)使用prospect-SAIL模型模拟出胡杨的冠层光谱,将胡杨的冠层模拟光谱与叶片光谱进行对比分析,结果表明胡杨的冠层光谱在高反射平台处,随地下水埋深的不同差异明显,且冠层光谱在970 nm处的水分吸收谷处,地下水埋深增大,而吸收谷特征减弱;包括原始冠层模拟光谱和6种数据处理后的冠层模拟光谱与胡杨生理指标,建立了BP神经网络(BP)、偏最小二乘回归(PLSR)和主成分回归(PCR)的胡杨生理指标含量估测模型,其中只有基于BP的胡杨叶片含水量、氮素含量和钠含量的估测模型能够通过精度验证,但是也仅有钠含量的估测模型达到了较好的预测能力,建模精度R为0.8372,RMSE为2.1112 mg/g,RPD为2.4820,预测精度R为0.8151,RMSE为2.2508 mg/g,RPD为2.3025。(4)利用模拟的胡杨冠层光谱构建了归一化植被指数(NDVI)、差值植被指数(DVI)、简单比值指数(SRI)等11种植被指数,再与同植被指数相关性较高的三个生理指标(胡杨叶片含水量、氮素含量、钠含量)进行模型构建,建立了BP、PLSR和PCR的胡杨生理指标含量估测模型。结果发现植被指数的生理指标含量估测模型,只有基于BP的胡杨叶片钠含量估测模型可以通过精度验证,其建模精度R为0.7254,RMSE为2.7470 mg/g,RPD为1.9076,预测精度为R为0.7272,RMSE为2.7238 mg/g,RPD为1.9026,模型刚刚达到粗略预测的能力,且预测的结构较差,与冠层模拟光谱的生理指标含量估测模型相比,降低了模型效果,但是缩小了建模方法间模型的效果差异。

关键词：胡杨地下水埋深生理学指标高光谱 prospect模型

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基于prospect模型的叶片重金属铜含量反演研究

基于PROSPECT模型的叶片重金属铜含量反演研究

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作者：陆成吉林大学

学位级别：硕士

叶片的辐射传输模型是植被遥感科学研究的基础。这些模型都是从叶片内部物质含量和叶片结构来描述叶片的反射率和透射率。叶片内的物质包括叶绿素、水、纤维素、木质素、淀粉等;由叶片结构是否致密，可将叶片分为致密叶片和非致密叶片。... 详细信息

叶片的辐射传输模型是植被遥感科学研究的基础。这些模型都是从叶片内部物质含量和叶片结构来描述叶片的反射率和透射率。叶片内的物质包括叶绿素、水、纤维素、木质素、淀粉等;由叶片结构是否致密，可将叶片分为致密叶片和非致密叶片。本文从叶片生物化学物质光学属性的研究着手，对叶片水、叶绿素、叶片干物质的光学性质做了分析，对常见的植物叶片做了简要介绍，综述植物叶片辐射传输模型。从最简单的模型，将叶片看做一块能够吸收和散射的平板;到最复杂的模型，从三维角度仿真模拟组成叶片的每一个细胞（形状、体积、位置和生物化学物质含量）。不管什么方法，这些模型都帮助我们提高认识光线与叶片的相互作用原理。然后，对PLATE模型系统介绍其叶片物质含量、叶片结构和叶片反射率、透射率之间的关系。将叶片看作一块有均匀粗糙表面的致密均质平板，内部对光线发生各向同性朗伯散射，反射率和透射率都可以用一个含有叶片吸收系数（k）的递减等比函数序列来表示，吸收系数又是关于叶片折射率（n）的指数函数，并利用球面积分和分部积分方法给出叶片吸收率（τ）关于叶片厚度（D）和叶片介质吸收系数（k）的计算公式。这个叶片吸收率和叶片吸收系数的公式具有研究意义是：当叶片色素分布不均匀时，可以分块计算叶片的反射率、透射率。接着，由PLATE模型引出prospect模型，这是目前在阔叶中应用最广泛的叶片，给出如何用单层致密叶片迭代来表示多层非致密叶片的反射率、透射率。将叶片看做N成致密层叠加，由N-1层空气层组成，讨论了Stokes（1862）光学系统理论及其在模型理论中的应用，并用复向量的方法证明其各向同性光学介质中反射率和透射率递推关系式，N也可以扩展成实数，已知第一层反射率，在已知吸收系数条件下可迭代求得剩余层的反射率，前提是所有分层必须都是相同的各项同性层。应用prospect模型对重金属铜胁迫下的叶片反射率进行分析，模型模拟值发生偏差，将模型改进为prospect-4Cu，改进后的模型模拟值更趋近于实测值，并在在改进后模型中利用最小二乘法进行叶片铜含量的反演。

关键词： prospect模型 PLATE叶片辐射传输反射率透射率重金属胁迫反演

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基于prospect模型的水稻叶片叶绿素含量估测方法研究

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农业科技与装备 2021年第5期 23-25页

作者：张黎黎吕霞沈阳市信息中心(沈阳市信用中心) 沈阳110044 辽宁省农业机械化研究所沈阳110161

叶绿素含量是反映作物生长状态及产量的重要指标。高光谱技术是近年来较为常见的检测作物生物量的方法之一,但高光谱数据直接建模分析复杂度增大。提出一种基于Gram-Schmidt的降维方法,对以prospect模型模拟数据作为建模集的光谱进行Gra... 详细信息

叶绿素含量是反映作物生长状态及产量的重要指标。高光谱技术是近年来较为常见的检测作物生物量的方法之一,但高光谱数据直接建模分析复杂度增大。提出一种基于Gram-Schmidt的降维方法,对以prospect模型模拟数据作为建模集的光谱进行Gram-Schmidt变换,找到投影空间构造主基底,实现高光谱降维,建立光谱与叶绿素含量之间的模型,将实际测量的数据作为验证集。基于Gram-Schmidt的降维方法可降低维度到5维,交叉验证结果R^(2)为0.775,MSE为0.062,通过与主成分分析法进行对比证明了该方法的有效性。研究结果对植物叶片的叶绿素含量估测与高光谱降维具有重要意义。

关键词：叶绿素 Gram-Schmidt算法 prospect模型光谱分析

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基于prospect-PLUS模型植物叶片多种色素高光谱定量遥感反演模型与机理研究

基于PROSPECT-PLUS模型植物叶片多种色素高光谱定量遥感反演模型...

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作者：张垚浙江大学

学位级别：博士

植物叶片色素信息特征是植物生理生态状况的重要表征之一,而叶片色素的光谱特征正好处于太阳光到达近地面的高能光谱区域。随着遥感技术的发展,高光谱遥感技术为植被色素信息特征检测或监测提供了一种有效的途径,因此,使用高光谱遥感技... 详细信息

植物叶片色素信息特征是植物生理生态状况的重要表征之一,而叶片色素的光谱特征正好处于太阳光到达近地面的高能光谱区域。随着遥感技术的发展,高光谱遥感技术为植被色素信息特征检测或监测提供了一种有效的途径,因此,使用高光谱遥感技术在色素信息特征波段400-800 nm的高能光谱区间检测或监测叶片色素变化,可间接地提供植被生理生态的信息特征。植物叶片光谱特征是影响叶片光学属性因子的综合表征,基于光学辐射传输模型在叶片色素的波段特征区域定量描述影响叶片光学属性因子是准确获取植物叶片色素信息特征的有效手段。为此,本文基于广泛使用于定量描述植被的叶片光学辐射传输prospect模型,通过对叶片光学属性因子中叶片生理生态光学响应因子、叶片表面几何特征因子的进一步定量研究,构建相对原有prospect模型对叶片光谱特征模拟和色素含量反演具有提高和拓展功能的prospect-SPPP、prospect-SGED和PROSEPCT-PLUS叶片色素光学辐射传输模型。叶片prospect模型能够反映叶片生理生态特征的色素特定吸收系数的波段重叠特征和各种色素含量的高线性相关关系,限制了多色素信息特征的叶片光谱特征模拟和相应色素含量反演,本文通过使用吸收光谱分峰技术中的G-L函数拟合方法对色素特定吸收系数进行函数化,并修改和增加反映色素信息特征函数项（叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和花青素）,使k（λ）函数中各种色素特定吸收系数的线性关系转化为相应色素特定吸收系数G-L函数的非线性函数关系;并利用各种色素标准样品在有机溶液中的吸收特征与叶片中吸收特征的关系,获取在估算叶片中各种色素特定吸收系数时G-L函数所需的必要的色素吸收峰个数和吸收峰峰位及引入色素特性吸收系数吸收红移位移定量参数,达到叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和花青素特定吸收系数波段重叠的分离。建立一个在400-800nm区间含有可细分光合色素（叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素）和非光合色素（花青素）信息特征的prospect-SPPP叶片色素光学辐射传输模型。叶片prospect模型,使用一个入射光最大角的理想值来定量描述单位立体角的叶片表面几何特征,限制了对不同植物叶片表面几何特征的色素含量反演精度和对非天底方向光源叶片色素含量的反演,本文通过使用DHRFspec模型对prospect模型光学辐射传输中叶片表面界面反射辐射特征的定量表达;同时,引入了能够定量描述叶片表面几何特征因子的参数（叶片表面粗糙度）和一个可以定量光源入射方向的输入变量,能够解决光源来源非天底方向在叶片表面的“V”结构中形成的界面反射中阴影和遮挡现象定量描述,构建了一个在500-800 nm光谱区间能够定量描述叶片表面几何特征和提供一个可拓展叶片色素prospect模型光源入射角到非天底方向的prospect-SGED叶片色素光学辐射传输模型。同时,也使prospect模型光源辐射传输理论与BRDF几何光学模型完全耦合。在prospect模型光学辐射传输框架下的500-800 nm光谱区间通过使用光谱分峰技术中的G-L函数对该波段区间特征色素的特定吸收系数进行函数化和使用DHRFspec模型对叶片表面界面反射辐射特征定量表达,同时进行对叶片光学属性影响因子（叶片生理生态光学响应因子和叶片表面几何特征因子）的进一步定量描述,提供了一个既可以反映可细分光合色素（叶绿素a和叶绿素b）信息特征,也可以用于非天底方向光源的可细分光合色素反演功能的prospect-PLUS叶片色素光学辐射传输模型,同时,也是prospect模型与BRDF几何光学模型耦合的补充。最后,利用构建的ZHELOP数据集、LOPEX93筛选数据集和NNDHRF数据集,分别进行了prospect-SPPP、prospect-SGED和prospect-PLUS叶片色素光学辐射传输模参数的获取、模型模拟和反演功能的验证,并与以前的PROSPECST模型版本比较,结果是（1） prospect-SPPP模型能够分离具有波段重叠特征多种色素特定吸收系数,如在ZHELOP数据集中,成功分离了叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和花青素特定吸收系数。在模型功能方面,能够模拟具有波段重叠特征多种色素信息特征叶片的光谱特征和反演叶片中相应的色素含量,与prospect-5相比,prospect-SPPP模型能够提高叶片模拟精度和拓宽叶片色素种类及含量的反演;（2） prospect-SGED模型能够使用任意光源入射角叶片500-800nm光谱定量反演的叶片叶绿素含量。与prospect-4相比,prospect-SGED模型能够提高光源在天底方向叶绿素含量反演精度;（3）prospect-PLUS模型不仅能够模拟光源在天底方向含量叶绿素a、叶绿素b信息特征叶片在500-800 nm区

关键词：植物叶片色素信息特征高光谱遥感叶片光学属性影响因子 prospect模型 prospect-SPPP模型 prospect-SGED模型 prospect-PLUS模型

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基于prospect-MART模型的卷曲叶片叶绿素高光谱反演机理与模型研究

基于PROSPECT-MART模型的卷曲叶片叶绿素高光谱反演机理与模型研究

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作者：王铖杰杭州电子科技大学

学位级别：硕士

植物光学辐射传输模型是植被遥感领域的基础模型之一,它能通过植被光谱定量反演叶片内部色素含量。传统的光学辐射传输模型认为叶片是一个平整的平面,而实际场景中植物冠层的叶片由于光温水热的变化会存在一定程度的卷曲,这个卷曲特性... 详细信息

植物光学辐射传输模型是植被遥感领域的基础模型之一,它能通过植被光谱定量反演叶片内部色素含量。传统的光学辐射传输模型认为叶片是一个平整的平面,而实际场景中植物冠层的叶片由于光温水热的变化会存在一定程度的卷曲,这个卷曲特性会显著改变叶片的多角度光谱,对后续色素反演等带来影响。但目前在该方面的研究较少。其原因:缺乏能够定量控制叶片空间状态的多角度光谱的采集装置和叶片多角度的光学辐射传输模型。针对上述问题,本研究拟开发一种能够定量测量卷曲叶片多角度光谱的测量装置,并对平整叶片和卷曲叶片的多角度光谱进行比较分析,为后续卷曲叶片多角度光学辐射传输模型研究提供数据基础;再基于传统叶片辐射传输模型prospect,结合几何光学模型,构建平整叶片多角度辐射传输模型,即为卷曲叶片微平面多角度光学辐射传输模型;最后,在考虑叶片三维空间结构的基础上,耦合平整叶片光学辐射传输模型和光线追踪算法,构建卷曲叶片多角度辐射传输模型,为后续冠层尺度的遥感应用提供理论基础。本研究的主要内容及结果包括:（1）叶片多角度光谱测量装置开发及卷曲叶片光谱特性研究。开发了一种能够定量控制叶片空间状态（叶片压平程度和叶片方向）的多角度光谱测量装置。比较不同叶片压平程度和叶片方向下的光谱测量结果并进行方差分析,两种条件下P均小于0.05,存在显著差异。分析比较了780nm和1700nm波段下,平整叶片和卷曲叶片15°、30°、40°、55°光源天顶角下的多角度光谱,在光源天顶角为30°和40°时,卷曲叶片的光谱中首次发现双热点特征,平整叶片和卷曲叶片的多角度光谱热点分布及反射率大小存在显著差异。（2）构建了平整叶片多角度辐射传输模型prospect-MA。分析prospect模型叶片内部光辐射传输过程,基于prospect模型,结合BRDF和BTDF模型,重构叶片内部辐射传输过程,构建任意光源方向和观测方向的叶片多角度辐射传输模型prospect-MA模型。使用ANGERS数据库获取500nm-800nm模型参数（？）和Kchls。通过prospect-MA对叶片反射光谱镜面组分的分离验证和模型色素反演进行模型精度验证。模拟计算光源入射天顶角为15°,入射方位角为180°,观测天顶角为45°,观测方位角为300°,315°,45°和60°下500-800nm波段的镜面反射分量,并与实测值比较,四个观测角度上的RMSE分别为0.0149,0.0102,0.0085,0.0089。在光源方位角为180°,光源天顶角为15°、30°、40°、55°四个角度下的半球方向上127个观测角度进行色素反演。四个光源天顶角度的色素反演平均RMSE分别为12.99μg/cm2、14.88μg/cm2、12.37μg/cm2、14.14μg/cm2,总体的平均RMSE为13.60μg/cm2。半球方向角度上看,处于镜面方向的RMSE相对非镜面方向略微偏大。（3）构建了卷曲叶片多角度辐射传输模型prospect-MART。主要包括叶片三维结构模型的构建、验证和prospect-MART模型的构建和验证。叶片三维模型构建:使用静力学理论建立卷曲叶片主脉方向曲线动力学平衡关系,通过近似处理为标准抛物线方程（卷曲叶片曲率模型）。卷曲叶片边界函数则近似建模为椭圆。各卷曲叶片曲率模型决定系数R2为在0.8458到0.9645之间。卷曲叶片边界函数拟合的决定系数R2为在0.981到1之间。prospect-MART模型构建:结合平整叶片多角度辐射传输模型prospect-MA和光线追踪算法,考虑叶片三维结构（用前述卷曲叶片曲率模型和边界函数表示）,构建卷曲叶片辐射传输模型prospect-MART。对比模型在670nm、780nm波段不同角度下BRDF的实测值和模拟值。在670nm波段,光源天顶角为15°、30°、40°、55°下RMSE为0.0079、0.0065、0.0041、0.003,平均RMSE为0.0053,在780nm波段下RMSE为0.0203、0.0158、0.0182、0.0224,平均RMSE为0.0192。使用500-800nm波段对46片叶片进行色素反演,15°、30°、40°、55°四个光源天顶角度的色素反演平均RMSE分别为15.97μg/cm2、16.87μg/cm2、16.65μg/cm2、19.21μg/cm2,总体的平均RMSE为17.17μg/cm2。

关键词：高光谱遥感辐射传输 prospect模型色素反演光谱测量 BRDF 光线追踪

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基于prospect和4-scale模型的光化学植被指数尺度转换

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北京林业大学学报 2020年第10期42卷 27-35页

作者：于颖刘敏范文义卫甜甜程腾辉蒋博张月东北林业大学林学院东北林业大学森林生态系统可持续经营教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150040

【目的】光化学植被指数(PRI)对于准确估计植被光能利用率(LUE)有着重要的作用。但在不同的尺度(叶片、冠层、景观尺度)上,PRI与LUE二者之间的关系及其影响因素不同。传感器获得的光谱为像元及冠层光谱,叶片尺度的PRILUE关系模型无法直... 详细信息

【目的】光化学植被指数(PRI)对于准确估计植被光能利用率(LUE)有着重要的作用。但在不同的尺度(叶片、冠层、景观尺度)上,PRI与LUE二者之间的关系及其影响因素不同。传感器获得的光谱为像元及冠层光谱,叶片尺度的PRILUE关系模型无法直接用于冠层尺度的数据,因此需要对冠层尺度的PRI指数进行尺度转换。【方法】首先通过叶片尺度的prospect模型,模拟不同生化参数下叶片的反射率与透射率,进而计算叶片尺度PRI指数与简单比值PRI指数(记为SR-PRI)。其次,将获得的叶片尺度反射率、透射率作为参数输入到4-scale模型中,获取不同叶面积指数(LAI)下冠层尺度的反射率,计算得出冠层尺度的PRI、SR-PRI。建立不同LAI下PRI、SR-PRI的冠层−叶片尺度转换函数,并对不同尺度上影响PRI、SR-PRI的因子进行敏感性分析。【结果】PRI、SR-PRI在进行冠层与叶片尺度转化过程中,都表现出很明显的线性关系,并且拟合效果(R2)呈现出随LAI的增大而增大的趋势。对比相同LAI水平下的PRI、SR-PRI的拟合结果发现,SR-PRI的拟合效果普遍要优于PRI。【结论】4-scale模型用来进行PRI与SR-PRI在冠层、叶片间的尺度转换是可行的,通过建立不同LAI下的尺度转换函数,可以实现将冠层尺度的PRI、SR-PRI转化到叶片尺度。

关键词： PRI SR-PRI prospect模型 4-scale模型尺度转换光能利用率

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叶片辐射传输模型prospect理论研究

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世界地质 2013年第1期32卷 177-188页

作者：陆成陈圣波刘万崧吉林大学地球探测科学与技术学院长春130026

综述植物叶片辐射传输prospect模型的理论,并对其理论来源PLATE模型作了扼要介绍。进一步研究叶片结构、叶片光学吸收参数和叶片反射率、透射率之间的非线性关系,给出如何用单层致密叶片迭代来表示多层非致密叶片的反射率、透射率。讨论... 详细信息

综述植物叶片辐射传输prospect模型的理论,并对其理论来源PLATE模型作了扼要介绍。进一步研究叶片结构、叶片光学吸收参数和叶片反射率、透射率之间的非线性关系,给出如何用单层致密叶片迭代来表示多层非致密叶片的反射率、透射率。讨论了Stokes光学系统理论及其在模型理论中的应用,并用复向量的方法证明其各向同性光学介质中反射率和透射率递推关系式。表明PROS-PECT模型基于良好的物理模型,在满足假设条件下,能够准确模拟叶片的反射率和透射率。

关键词： prospect模型 PLATE模型叶片辐射传输反射率透射率

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