雷達與光學遙感結合在森林凈初級生產(chǎn)力研究中應用.pdf

1、在南方地區(qū)，光學遙感圖象由于云雨等天氣情況的影響，一年中獲得較好質(zhì)量的光學圖象比較困難，而微波遙感不受天氣條件的限制，能獲得其他手段無法獲得的有關森林面積和結構的信息。當光學遙感圖象無法獲取的情況下，利用雷達來替代光學遙感進行NPP的估測，就可以彌補由于光學遙感缺失而造成NPP估測缺失。此外，微波穿透能力能彌補光學遙感估算多云雨地區(qū)NPP時植被指數(shù)的飽和受到限制的缺點。并與光學遙感相互補充，為理解全球變化提供可靠的數(shù)據(jù)。森林生物量雷達遙

2、感目前已經(jīng)積累了大量的研究成果，但是目前還沒有星載雷達估測森林NPP方面的相關的研究報道。 本文以2002年10月LANDSAT-TM以及RADARSAT-SAR作為遙感數(shù)據(jù)源，以雷州林業(yè)局2002年二次清查數(shù)據(jù)以及地面調(diào)查數(shù)據(jù)作為地面數(shù)據(jù)源。通過簡化的CLOUD模型，建立RADARSAT-SAR后向散射系數(shù)與LAI的對數(shù)模型，并從RADARSAT-SAR提取冠層LAI，同時將估測的LAI作為SAIL模型的輸入變量，通過輻射傳輸

3、方程模擬冠層反射率，建立起雷達后向散射系數(shù)與光學遙感之間關系。并在改進的CASA模型基礎上，利用RADARSAT-SAR模擬的冠層反射率數(shù)據(jù)作為NPP遙感模型的遙感輸入源，對研究區(qū)熱帶人工林的凈初級生產(chǎn)力進行了模擬。文章首次提出在多云雨地區(qū)利用雷達模擬替代光學遙感進行NPP模擬。本文研究結果為熱帶森林NPP研究提供了一個很好的思路 主要研究內(nèi)如包括：1.利用LANDSAT-TM數(shù)據(jù)以及RDARSAT-SAR數(shù)據(jù)對研究區(qū)LAI進行

4、了估測研究。RDARSAT-SAR估測森林冠層LAI是整個研究的基礎。估測結果的好壞直接影響后面的冠層反射率的估測以及NPP的估算。 1)利用LANDSAT-TM數(shù)據(jù)本研究的主要目的就是要找出一些較適用于南方熱帶森林LAI估算的光譜波段和植被指數(shù)。并與RADARSAT-SAR做對比。利用LANDSAT-TM數(shù)據(jù)對中國南方地區(qū)人工林LAI估測進行了嘗試研究。利用植被指數(shù)和主成分分析，選取研究區(qū)加勒比松，尾葉桉分別作為針葉林和闊葉林

5、的代表，建立多元回歸和神經(jīng)網(wǎng)絡模型。結果表明：神經(jīng)網(wǎng)絡比回歸分析模擬效果好。單波段TM數(shù)據(jù)和大多數(shù)植被指數(shù)與LAI總體相關性并不好。而多元回歸和神經(jīng)網(wǎng)絡模型大大提高預測精度。從理論上來將，利用fc估測LAI應該可以更真實的反映植被的真實狀況。遙感估測LAI都是假定LAI均勻分布于象元的。但實際上，由于所用數(shù)據(jù)的限制，我們利用fc所得到的LAI的估測值也是象元的平均值。 2)假定在冠層覆蓋度較大情況下，C波段后向散射主要是樹冠層的

6、貢獻，而忽略樹干和地表土壤的后向散射的話，簡化的CLOUD模型可以看成簡單的對數(shù)模型。利用對數(shù)模型可以從SAR圖象提取森林冠層LAI，這種方法對于大面積的森林LAI估測具有一定的參考價值。 2.利用RADARSAT-SAR模擬的冠層LAI作為SAIL模型的輸入變量，利用SAIL模型模擬森林冠層反射率。并比較了模擬的冠層反射率與TM計算得到的冠層反射率以及NDVI。認為RADARSAT-SAR模擬的結果比較真實的反映了森林植被的冠

7、層反射率特性，因此利用RADARSAT-SAR來替代光學遙感具有一定的可行性。 3.基于改進的CASA模型的NPP估算1)CASA模型中利用水分動態(tài)平衡模型推算水分對最大光能利用率的限制因子，本文根據(jù)前人的研究成果，將CASA模型中的參數(shù)用VPM模型中的參數(shù)來取代，利用VPM模型中的水分限制因子取代CASA模型的水分限制因子。不僅可以充分利用遙感數(shù)據(jù)源，使NPP模型進一步全遙感化，而且不需要太多的地面資料。 2)根據(jù)改進