基于模型模擬和OLI遙感影像的植被葉綠素含量估算研究.pdf

1、地球的陸地表面約有70％的面積覆蓋著植被，因此綠色植被就成為了地球陸地生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)基本組成成分。植被在土壤形成、制造氧氣、涵養(yǎng)水源、保持水土、凈化空氣、消除噪音、調(diào)節(jié)氣候、防風(fēng)固沙、提供木材、動(dòng)物棲息與消毒殺菌等方面均起到了重要作用。植被內(nèi)部包含著葉綠素、水分、干物質(zhì)等物質(zhì)以及氮、碳等微量元素，這些物質(zhì)稱為植被的生化組分。葉綠素含量能夠反映植被受營(yíng)養(yǎng)脅迫程度、植被光合作用能力、植被所處生長(zhǎng)發(fā)育階段與外界環(huán)境影響等。
　　2013

2、年5月，通過在石家莊市欒城縣野外實(shí)地測(cè)量，獲得了采集點(diǎn)的經(jīng)緯度、高程、冬小麥的LAI、株高、平均葉傾角MTA、光合有效輻射(PAR)等數(shù)據(jù)。通過設(shè)定一定的參數(shù)，使用PROSPECT+SAIL模型進(jìn)行了模擬，獲得了植被冠層波譜，分析了植被葉綠素含量與各種植被指數(shù)、觀測(cè)天頂角、LAI的關(guān)系，構(gòu)建了植被葉綠素含量的估算模型。利用2013年5月19日的Landsat-8OLI影像，估算了冬小麥葉綠素含量。主要的研究結(jié)論如下:
　　(1)通

3、過野外實(shí)測(cè)，獲得了冬小麥的光譜和生理生化參數(shù)。研究區(qū)實(shí)測(cè)小麥LAI范圍是2.135-6.445，均值是4.161。小麥葉傾角MTA范圍是28°-63.5°，均值是56.16°。小麥株高范圍是64-83cm，均值是76.373cm。
　　(2)使用PROSPECT與SAIL模型進(jìn)行了模擬，獲取了植被的冠層反射率。模型模擬時(shí)，選擇了冬小麥實(shí)測(cè)值LAI為4和6這兩個(gè)典型值。觀測(cè)天頂角的取值，則參考了CHRIS傳感器的成像角度，選擇了0°

4、、36°、55°這三個(gè)角度作為觀測(cè)天頂角。又選取了三個(gè)觀測(cè)天頂角40°、60°、90°。此研究可對(duì)利用多角度估算葉綠素含量提供理論基礎(chǔ)。
　　(3)分析了植被冠層反射率與葉綠素含量和觀測(cè)天頂角的關(guān)系。在同一波段范圍內(nèi)，冠層反射率隨著觀測(cè)天頂角的增加而增加。在680-2400nm波段范圍內(nèi)，在不同觀測(cè)天頂角條件下，40μg/cm2與65μg/cm2兩種葉綠素含量下的冠層反射率差異不大。因此在可見光波段，葉綠素是影響冠層反射率的主要因

5、素，隨著葉綠素含量的增加，冠層反射率下降。隨著LAI的增加，冠層反射率受觀測(cè)天頂角的影響減小，即當(dāng)植被稀疏(LAI=1)時(shí)，冠層反射率對(duì)觀測(cè)天頂角的敏感性更高。在相同的觀測(cè)天頂角下，LAI較高時(shí)植被冠層反射率也較高。
　　(4)分析了不同葉綠素含量與觀測(cè)天頂角條件下，NDVI與LAI的關(guān)系。葉綠素含量一定的情況下，NDVI呈現(xiàn)出隨LAI的增加而增加的趨勢(shì)。LAI一定時(shí)，NDVI隨觀測(cè)天頂角的增加，而呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。當(dāng)葉綠素含量≥

6、35μg/cm2且LAI＞1.5時(shí)，觀測(cè)天頂角越小，其所對(duì)應(yīng)的NDVI值越大;當(dāng)葉綠素含量≥35μg/cm2且LAI≤1.5時(shí)，觀測(cè)天頂角越小，其所對(duì)應(yīng)的NDVI值越小，在葉綠素含量一定時(shí)，隨著LAI從1到7逐漸增加，0°-90°觀測(cè)天頂角范圍內(nèi)的NDVI變化幅度緩慢增加。隨著LAI的增加，不同觀測(cè)天頂角對(duì)應(yīng)的NDVI在葉綠素含量較高時(shí)，其變化幅度較小。
　　(5)分析了葉綠素含量與多種植被指數(shù)的關(guān)系。當(dāng)葉面積指數(shù)LAI是4和6時(shí)