高光譜數(shù)據(jù)提取森林冠層葉綠素及氮含量的研究.pdf

1、高光譜遙感的產(chǎn)生和發(fā)展,為應(yīng)用遙感技術(shù)進行森林資源調(diào)查、森林健康狀況研究、森林生物量及其他森林參數(shù)估算提供了更高光譜分辨率的數(shù)據(jù)。森林生化參數(shù),特別是森林葉綠素及氮素含量直接反映著森林的健康和脅迫情況,利用遙感手段定量的估算森林生化參數(shù)對研究全球碳循環(huán)模型,評價森林對陸地生態(tài)系統(tǒng)的作用有著重要的意義。
　　 本研究通過獲取葉片的葉綠素和氮素含量數(shù)據(jù)及其對應(yīng)的葉片光譜數(shù)據(jù),研究葉片生化參數(shù),特別是葉綠素及氮素含量的遙感定量估算方法

2、和模型。本研究分別使用了多元統(tǒng)計模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、支持向量機以及物理光學(xué)模型四種方法研究葉綠素含量及氮素含量的估算模型。結(jié)果表明,葉片尺度葉綠素含量的反演方法中,以改進的誤差后向反饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)Erf-Bp模型效果最好。其中以包含13個神經(jīng)元的三層式Erf-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)精度最高,網(wǎng)絡(luò)擬合精度為95.28％,檢驗精度為94.46％,均方根誤差RMSE為3.321μg/cm2。葉片尺度氮素含量反演方法,使用Diff(R535)變量,Sigmo

3、id=1時的徑向基函數(shù)核支持向量機模擬效果較好,實測數(shù)據(jù)與模型模擬結(jié)果之間的相關(guān)系數(shù)達到了0.984。
　　 葉綠素及氮素含量的估算模型是基于葉片光譜建立的,不能直接進行森林冠層生化參數(shù)的遙感定量反演。因此,本研究使用幾何光學(xué)模型4-Scale模型結(jié)合查找表的方法將高光譜Hyperion影像的冠層光譜轉(zhuǎn)化為葉片光譜,從而使葉綠素及氮素含量估算模型參數(shù)和遙感影像具有相同的尺度,應(yīng)用反演模型實現(xiàn)葉片尺度的葉綠素和氮素含量的遙感定量反

4、演。然后結(jié)合森林結(jié)構(gòu)參數(shù)(葉面積指數(shù))實現(xiàn)葉片尺度與冠層尺度葉綠素含量及氮素含量的轉(zhuǎn)化。
　　 葉面積指數(shù)的遙感定量估算使用的是統(tǒng)計方法。利用地面實測數(shù)據(jù)建立葉面積指數(shù)與高光譜遙感影像植被指數(shù)的相關(guān)性模型,實現(xiàn)研究區(qū)域葉面積指數(shù)的定量反演。葉面積指數(shù)反演模型的決定系數(shù)R2為0.8156,均方根誤差RMSE為0.5426,模型精度為83.02％。
　　 利用Hyperion影像中反演的葉面積指數(shù),結(jié)合葉片尺度的葉綠素及氮素