基于多光譜遙感影像的低山丘陵區(qū)蘋果樹冠層反射率反演.pdf

1、蘋果樹冠層光譜反射率是蘋果樹的本質(zhì)屬性之一，對其生長監(jiān)測、營養(yǎng)反演及估產(chǎn)等方面具有重要作用。在利用衛(wèi)星多光譜遙感反演蘋果樹冠層反射率時(shí)，由于受大氣、地形、土壤、蘋果樹郁閉度等因素的影響，將會(huì)導(dǎo)致蘋果樹冠層實(shí)際光譜反射率與傳感器的測量值不一致，使遙感影像不能反映蘋果樹冠層的真實(shí)信息。因此，研究科學(xué)的去除或者削弱大氣、地形以及混合像元中非目標(biāo)地物對遙感影像的影響，精確有效地反演蘋果樹冠層的真實(shí)反射率，對于快速、無損及大面積地監(jiān)測蘋果樹生長狀

2、況及實(shí)現(xiàn)果樹的科學(xué)管理具有重要理論與現(xiàn)實(shí)意義。以山東省煙臺(tái)棲霞市果園為研究區(qū)，利用Landsat8和SPOT-5多光譜遙感影像，結(jié)合地面實(shí)測高光譜數(shù)據(jù)和DEM數(shù)據(jù)，首先對遙感影像進(jìn)行了正射校正、幾何精校正、輻射定標(biāo)和大氣校正等預(yù)處理；然后分別以余弦校正模型、C校正模型、SCS校正模型、SCS+C校正模型、改進(jìn)的C+坡度校正模型和SCS+C+坡度校正模型，對 Landsat8和SPOT-5遙感影像進(jìn)行了地形輻射校正的對比研究；最后經(jīng)過混合

3、像元分解，提取了蘋果樹冠層的反演反射率。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴由于研究區(qū)屬于低山丘陵區(qū)，地形對Landsat8和SPOT-5影像的影響顯著。陽坡接收到的太陽光照較強(qiáng)，反射率較高，而陰坡太陽接收到的太陽光照不足，導(dǎo)致地物的反射率偏低，因此，陰陽坡面的反射率存在較大的差異。通過余弦校正模型、C校正模型、SCS校正模型、SCS+C校正模型、改進(jìn)的C+坡度校正模型和SCS+C+坡度校正模型校正后，影像Landsat8和SPOT-5的

4、空間紋理信息均得到了提高，尤其是陰影區(qū)域的地表信息得到很大的恢復(fù)，陰影區(qū)域中部分模糊的地表信息變的清晰可見。地形輻射校正后得到的地表反演反射率普遍高于大氣校正后得到的地表反演反射率。從6種地形輻射校正后影像的目視效果、直方圖的地形輻射校正效果看，SCS+C+坡度校正效果最好，C+坡度校正次之，而余弦校正和SCS校正都出現(xiàn)了過度校正現(xiàn)象。⑵利用轉(zhuǎn)換型土壤調(diào)整植被指數(shù) TSAVI提取研究區(qū)植被覆蓋度，并結(jié)合采集研究區(qū)土壤的高光譜數(shù)據(jù)，對La

5、ndsat8和SPOT-5影像進(jìn)行了混合像元分解。對于Landsat8，混合像元分解使得1、2、3、4、6、7等波段的冠層反演反射率比地表反演反射率分別降低了5.405％，7.692%，12.284%，9.324%，8.923%和20.401%，而第5波段的冠層反演反射率比地表反演反射率提高了26.543%；對于 SPOT-5混合像元分解使得1、2、4波段的冠層反演反射率低于地表反演反射率2.357%、5.287%、5.753%，而第3

6、段的冠層反演反射率高于地表反演反射率36.208%。混合像元分解后得到的冠層反演反射率較地表反演反射率更接近冠層實(shí)測反射率。⑶由于Landsat8的第3、4、5、6波段分別與SPOT-5的第1、2、3、4波段相對應(yīng)，因此將它們的反演精度進(jìn)行比較分析。比較分析表明，Landsat8和SPOT-5冠層反演反射率在樣本間表現(xiàn)出相似的變化趨勢；SPOT-5第1、2、3、4波段的相關(guān)系數(shù)分別比Landsat8第3、4、5、6波段的相關(guān)系數(shù)高0.2

7、18、0.121、0.172、0.158，說明基于SPOT-5影像的反演反射率與實(shí)測值的相關(guān)性高于Landsat8影像的相關(guān)性；基于SPOT-5各波段的均方根誤差分別比Landsat8相應(yīng)波段低0.003、0.001、0.014、0.042，說明高空間分辨率的SPOT-5影像反射率反演效果優(yōu)于Landsat8。對于Landsat8，第5波段的反射率相對誤差最小，為5.010%，第5波段反射率反演效果最好；對于SPOT-5，第4波段的冠層