一種耦合星-地遙感的小麥葉面積指數(shù)估算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)植被遙感領(lǐng)域，具體地說涉及一種禪合星-地遙感的小麥葉面積 指數(shù)估算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 葉面積指數(shù)LAI (Leaf Area Index)指植物植株所有葉片單面面積總和與植株所 占的±地面積的比值，能反映可用于光能截獲和氣體交換的植物潛在葉片面積，是遙感監(jiān) 測中描述作物長勢最常用的參數(shù)，也是用于作物產(chǎn)量評估的重要參數(shù)。葉面積指數(shù)作為一 個重要的農(nóng)學(xué)、生態(tài)學(xué)和氣象學(xué)參數(shù)，廣泛應(yīng)用于植物生長模型、能量平衡模型、氣候模型 和冠層反射模型。
[0003] 傳統(tǒng)的獲取作物葉面積指數(shù)的方法主要依賴與破壞性取樣，室內(nèi)分析測定，雖然 結(jié)果可靠，但具有一定滯后性。遙感技術(shù)作為現(xiàn)代信息技術(shù)的前沿技術(shù)，具有宏觀、快速、客 觀、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，能夠快速監(jiān)測大面積農(nóng)田作物葉面積指數(shù)，為實(shí)施精確農(nóng)業(yè)提供了重要的 技術(shù)支撐。
[0004] 利用光譜遙感技術(shù)進(jìn)行作物葉面積指數(shù)監(jiān)測研究一般可在兩個尺度上進(jìn)行，即地 面群體冠層尺度和衛(wèi)星遙感空間尺度。兩個尺度水平的作物遙感監(jiān)測各有其優(yōu)缺點(diǎn)，地面 光譜遙感技術(shù)波譜連續(xù)且受環(huán)境影響較小，使作物葉面積指數(shù)估算研究系統(tǒng)深入，但局限 于點(diǎn)尺度范圍；空間遙感能夠動態(tài)地大面積獲取作物生長指標(biāo)信息，但易遭受大氣干擾和 混合像元等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足而提供一種禪合星-地遙感的小麥葉 面積指數(shù)估算方法，用于解決空間尺度作物生長遙感監(jiān)測的混合像元較多問題。
[0006] 本發(fā)明的目的是該樣實(shí)現(xiàn)的： 一種禪合星-地遙感的小麥葉面積指數(shù)估算方法，具體如下： 1) 獲取小麥地面高光譜與SP0T-5影像兩種不同尺度的冠層光譜信息； 2) 利用衛(wèi)星傳感器波譜響應(yīng)函數(shù)擬合小麥冠層高光譜和田巧高光譜； 3) 基于混合像元線性分解模型實(shí)現(xiàn)純凈衛(wèi)星像元光譜的提取； 4) 同時利用同步的小麥模擬像元光譜驗(yàn)證純凈衛(wèi)星像元光譜； 5) 利用相關(guān)統(tǒng)計(jì)方法構(gòu)建禪合星-地遙感的小麥葉面積指數(shù)監(jiān)測模型。
[0007] 基于W上所述，所述的步驟（2)中利用的波譜響應(yīng)函數(shù)，具體算法是利用細(xì)分光 譜段的、在光譜上覆蓋了待模擬傳感器光譜范圍的源數(shù)據(jù)，來完成對已知光譜性能的待模 擬傳感器的圖像定量模擬計(jì)算，地面高光譜反射率模擬寬波段衛(wèi)星數(shù)據(jù)根據(jù)下式計(jì)算：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種耦合星-地遙感的小麥葉面積指數(shù)估算方法，其特征在于：具體如下：1)獲取小 麥地面高光譜與SP0T-5影像兩種不同尺度的冠層光譜信息； 2) 利用衛(wèi)星傳感器波譜響應(yīng)函數(shù)擬合小麥冠層高光譜和田埂高光譜； 3) 基于混合像元線性分解模型實(shí)現(xiàn)純凈衛(wèi)星像元光譜的提??； 4) 同時利用同步的小麥模擬像元光譜驗(yàn)證純凈衛(wèi)星像元光譜； 5) 利用相關(guān)統(tǒng)計(jì)方法構(gòu)建耦合星-地遙感的小麥葉面積指數(shù)監(jiān)測模型。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耦合星-地遙感的小麥葉面積指數(shù)估算方法，其特征在 于： 所述的步驟（2)中利用的波譜響應(yīng)函數(shù)，具體算法是利用細(xì)分光譜段的、在光譜上覆蓋 了待模擬傳感器光譜范圍的源數(shù)據(jù)，來完成對已知光譜性能的待模擬傳感器的圖像定量模 擬計(jì)算，地面高光譜反射率模擬寬波段衛(wèi)星數(shù)據(jù)根據(jù)下式計(jì)算：
式中R為寬波段衛(wèi)星的模擬反射率，i為光譜響 應(yīng)函數(shù)的寬波段內(nèi)響應(yīng)點(diǎn)數(shù)，SUD為不同衛(wèi)星傳感器的第i個響應(yīng)點(diǎn)的光譜響應(yīng)函數(shù)值，R(入i)為光譜儀測定的第i個響應(yīng)點(diǎn)的小麥冠層高光譜反射率，AA光譜響應(yīng)點(diǎn)間的波 段步長。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耦合星-地遙感的小麥葉面積指數(shù)估算方法，其特征在 于： 所述的步驟（3)中混合像元線性分解模型，認(rèn)為任一像元在某波段的反射率，是由本像 元中各地物的在此波段的共同反射作用，作用的大小與地物的面積成線性關(guān)系，混合像元 線性分解模型表示為：
式中，n為混合像元中端元的總數(shù)目，m為波段總數(shù)目，&為混合像元第i波段的反射 率，/}為每個端元在混合像元中所占的面積比例，疋,7為第i波段第j個端元的反射率，i代 表波段，j代表混合像元中的端元，為殘差。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耦合星-地遙感的小麥葉面積指數(shù)估算方法，其特征在 于：所述的步驟3)中的純凈衛(wèi)星像元光譜是指：田埂寬度、高光譜儀地面視場范圍計(jì)算，試 驗(yàn)區(qū)內(nèi)純凈麥田面積占91. 6%，田埂光譜面積占8. 4%，根據(jù)該面積比例對小麥冠層SP0T-5 像元波譜進(jìn)行混合像元分解，分解后的光譜稱為純凈像元光譜。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耦合星-地遙感的小麥葉面積指數(shù)估算方法，其特征在 于：所述的步驟（5)中建立監(jiān)測模型通過一定時間內(nèi)統(tǒng)計(jì)的多個光譜指數(shù)建立監(jiān)測模型， 入選回歸模型形式包括線性函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、冪函數(shù)和對數(shù)函數(shù)，并對監(jiān)測模型進(jìn)行評估。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耦合星-地遙感的小麥葉面積指數(shù)估算方法，其特征在 于：所述監(jiān)測模型的評估采用監(jiān)測決定系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)誤評估模型擬合度。
【專利摘要】本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)植被遙感領(lǐng)域，具體地說涉及一種耦合星-地遙感的小麥葉面積指數(shù)估算方法，1）獲取小麥地面高光譜與SPOT-5影像兩種不同尺度的冠層光譜信息；2）利用衛(wèi)星傳感器波譜響應(yīng)函數(shù)擬合小麥冠層高光譜和田埂高光譜；3）基于混合像元線性分解模型實(shí)現(xiàn)純凈衛(wèi)星像元光譜的提??；4）同時利用同步的小麥模擬像元光譜驗(yàn)證純凈衛(wèi)星像元光譜；5）利用相關(guān)統(tǒng)計(jì)方法構(gòu)建耦合星-地遙感的小麥葉面積指數(shù)監(jiān)測模型，克服了現(xiàn)有地面遙感點(diǎn)尺度和衛(wèi)星遙感混合像元的缺陷，尤其對不同生態(tài)區(qū)、不同施氮水平下的小麥葉面積指數(shù)估算具有較高的精度和準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)小麥葉面積指數(shù)生長信息的實(shí)時獲取，促進(jìn)了基于遙感的作物長勢遙感監(jiān)測技術(shù)的廣泛應(yīng)用。
【IPC分類】G01B11-28
【公開號】CN104567754
【申請?zhí)枴緾N201410830825
【發(fā)明人】王來剛, 程永政, 劉婷, 鄭國清, 郭燕, 李冰
【申請人】河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與信息研究所
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月26日