基于光学和雷达遥感的水稻FPAR协同反演

发布时间：2020-08-13 06:44

【摘要】：光合有效辐射吸收比率(FPAR,Fraction of absorbed photosynthetically active radiation)是指植被冠层绿色部分吸收的光合有效辐射(PAR)占总PAR的比率,是直接反映植被冠层对光能的截获、吸收能力的重要参数。准确、定量地获取FPAR,对于进行陆地生态系统过程研究、作物产量估算、寻找碳丢失等领域有着重要的意义。对于水稻而言,FPAR是反映其生长状况和健康指标的关键因子,而获取FPAR的最常用、最高效的方法是通过遥感数据估算的方法。光学遥感数据已经广泛应用于FPAR反演,然而水稻生长地区因多云多雨,光学遥感数据严重不足;雷达遥感数据因其全天时全天候特征已被用于水稻生物物理参数反演,但回归周期太长,很难及时检测水稻生长特征。本研究利用四川省眉山市部分地区的光学和雷达多种遥感数据,结合2014年和2016年两年野外观测数据构建了光学、雷达的水稻FPAR反演模型及协同反演模型,并建立了水稻FPAR生长曲线和30 m分辨率的水稻FPAR产品。研究主要分为以下几个方面:(1)对光学遥感数据(GF-1、HJ-1A/B、Cbers-04、Landsat-8)进行预处理,得到反射率数据,对RADARSAT-2雷达遥感数据进行数据预处理,得到VH、VV、HH、HV四种极化方式的的后向散射数据。从数据质量和数据量等方面对数据进行筛选,确定反演所需的数据。通过数据分析发现水稻区域VV和VH这2种极化方式的差除以两者的商在生长期前后差值较大,利用这一特性提取水稻种植面积。(2)根据2年的实地观测FPAR数据,利用统计模型构建最适合FPAR反演的植被指数和雷达后向散射系数反演模型,发现增强型植被指数EVI和雷达两种极化方式的后向散射系数运算(VH-VV)/(VV/VH)与实测FPAR有较好的相关性,其中EVI和实测FPAR值的R~2为0.8331,(VH-VV)/(VV/VH)与实测FPAR值的R~2为0.7132;将同时段的GF-1和HJ-1A/B数据水稻区域做拟合分析,建立一系列统计模型,利用这些模型统一整个水稻生长期的遥感数据;用主成分分析法构建实测FPAR与EVI、(VH-VV)/(VV/VH)三者间的统计模型作为光学与雷达协同反演水稻FPAR的协同反演模型并验证其精度,发现通过协同反演模型反演出的FPAR与实测FPAR值的决定系数R~2最高,达到0.8467。(3)用光学、雷达及两种数据协同的模型建立水稻生长期FPAR曲线与实测FPAR、MODIS FPAR进行分析,发现三种模型的结果均优于MODIS的FPAR产品,而且通过协同反演模型得到的FPAR值与实测数据最为接近;根据水稻FPAR光学、雷达反演模型与协同反演模型制作水稻生长期FPAR时间序列曲线,制作了研究区域30m分辨率水稻FPAR产品。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP79;S511
【图文】：

技术路线图

基于光学和雷达遥感的水稻FPAR协同反演

研究区概略图

基于光学和雷达遥感的水稻FPAR协同反演

图2-2两年水稻点位图

【参考文献】