路域植被等效水厚度多光谱定量遥感反演研究

发布时间：2020-05-23 04:16

【摘要】：高速公路网的逐步发展以及人类交通活动的日益频繁,对高速公路沿线路域生态环境造成了严重威胁,为保护有限的植被资源和日趋恶化的生态环境,必须对高等级公路路域环境进行分析和定期地对路域环境进行动态监测。及时准确监测植被含水量可以获取植被的健康状况信息,本文选取能够表征植被含水量的叶片等效水厚度作为研究目标,以用于衡量植被的生理状况、形态结构和健康程度。本文以湖南省长益高速公路路域为研究区,选取Landsat8 OLI多光谱遥感影像为数据源,结合物理辐射传输模型基础,基于影像水分特征波段反射率、水分指数和复比指数构建了两种路域植被等效水厚度反演模型,并对模型进行精度对比评价,实现了对植被冠层等效水厚度的估算。主要研究内容及结论如下:(1)基于PRO4SAIL辐射传输模型,分析获取植被等效水厚度Landsat8 OLI影像的敏感波段为B6、B7;(2)通过建立水分指数与实测等效水厚度的统计模型,选取相关性最高的归一化多波段干旱指数(NMDI)参与等效水厚度物理模型反演;(3)构建六个复比指数,并分析其与等效水厚度的相关性,选取相关性显著的NDⅡ/NDⅥ复比指数为等效水厚度反演模型因子;(4)把B6、B7、NMDⅠ、NDⅡ/NDⅥ作为反演因子,基于PRO4SAIL模型进行植被等效水厚度反演建模,成功建立了 PRO4SAIL+支持向量机回归(SVR)的组合模型与PRO4SAIL+K最近邻回归算法(KNN)的组合模型,并成功反演路域植被等效水厚度;(5)对比分析PRO4SAIL+SVR模型与PRO4SAIL+KNN模型反演结果,可知两种模型反演结果变化趋势一致,分布情况相似,从而证实了利用多光谱遥感影像反演植被等效水厚度具有实际可行性。研究结果表明:支持向量机回归模型配合物理模型用于多光谱遥感影像反演植被等效水的速度快,适合于大面积预估路域植被等效水厚度含量;K最近邻算法结合辐射传输模型对植被等效水厚度反演的精度较高,可较精准反应路域植被含水量情况。研究成果为辐射传输模型与人工智能算法结合定量反演植被等效水厚度提供了有力支撑,为利用多光谱数据对南方丘陵地区高速公路域植被参数定量化反演奠定了基础。
【图文】：

Ｊａｃｑｕｅｍｏｕｄ将基于Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ邋ＰＬＡＴＥ模型的ＰＲＯＳＰＥＣＴ模型完善成功，引入立体角逡逑假定叶片的太阳光线均以这个立体角透过，而在叶片内部，假设光通量是各向同性。早逡逑期的平板模型和完善后的ＰＲＯＳＰＥＣＴ模型承意图如图２．１所示。逡逑９逡逑

逦ｆ）等效水厚度ＥＷＴ逡逑图２．３参数值变化时植被冠层反射率曲线逡逑图２．３中ｆ）图是不同等效水厚度对植被冠层光谱的影响，当ＥＷＴ从Ｏ．Ｏｌｇｗｍ－２逡逑到０．０７ｇ＊ｃｎｒ２，步长为０．０１ｇ？ｃｎｒ２，其他参数固定在参考值处，可以看出ＥＷＴ对冠层逡逑光谱的９６０ｎｍ、１２００ｎｍ、１４６０ｎｍ、１９３０ｎｍ波长附近有吸收波谷，即受到吸收影响，逡逑可见光区间的冠层光谱受其影响极其微弱甚至可以说几乎没有影响，，但在波长８００ｎｍ逡逑以后的光谱区域，随着等效水厚度含量的增加反射率降低。逡逑继续观察在波长８００ｎｍ以后的近红外和短波红外区域还受到了叶面积指数、类胡逡逑萝卜素、结构参数、干物质含量的影响，其中结构参数、类胡萝卜素和干物质含量对逡逑该区域反射率的影响相对较小：叶面积指数在全波段具有较强的敏感性，在８００ｎｍ－逡逑１４００ｎｍ范围内，反射率随着叶面积指数的增加而增加，１４００－２５００ｎｍ范围内，反射率逡逑随其增大而减小。逡逑因此等效水厚度在模拟植被冠层光谱中的敏感波段范围是８０0ｎｍ－２４００ｎｍ
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P237

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本文编号：2677133