融合GF-1與MODIS數(shù)據(jù)生成高時(shí)空分辨率LAI產(chǎn)品.pdf

1、葉面積指數(shù)（LAI）是描述陸地表面和植物邊界層之間各種物質(zhì)及能量交換的陸地過程模型中一個(gè)極其重要的狀態(tài)參數(shù)，精確測算LAI是評估植被長勢和固碳能力的重要前提，對維持生態(tài)平衡和提高人類的生產(chǎn)生活水平具有深遠(yuǎn)的意義。因此，借助遙感手段估算大面積植被冠層LAI是現(xiàn)領(lǐng)域研究生態(tài)環(huán)境相關(guān)工作的主要手段。然而，現(xiàn)階段LAI標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品無法同時(shí)兼顧時(shí)間分辨率和空間分辨率，很大程度上限制了LAI相關(guān)領(lǐng)域研究的發(fā)展。所以，本文基于這一問題進(jìn)行深入的探討與研究

2、。
　　本文以廣州市黃埔區(qū)中部的城郊區(qū)，探討基于克里金插值法的同化濾波法融合“高分一號(hào)”遙感影像（GF-1）高空間分辨率與MODIS LAI標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品高時(shí)間分辨率各自的優(yōu)勢，生成高時(shí)空分辨率的LAI產(chǎn)品。同時(shí)為提高LAI產(chǎn)品的精度，在融合的過程中加入景觀指數(shù)因子，從宏觀上更為貼切地描述不同時(shí)刻植被LAI曲線的變化。主要的工作內(nèi)容如下：
　?。?）探討基于克里金插值法生成LAI時(shí)間序列產(chǎn)品的合理性
　　對遙感影像進(jìn)行克里金

3、插值法的尺度轉(zhuǎn)換，首先需要驗(yàn)證其是否符合空間自相關(guān)和是否滿足正態(tài)分布的要求，否則會(huì)降低尺度轉(zhuǎn)換后的精度。利用莫蘭系數(shù)對MODIS產(chǎn)品中紅色波段反射率、近紅外波段反射率、歸一化差異植被指數(shù)（NDVI）以及LAI的進(jìn)行自相關(guān)空間分析，它們的莫蘭系數(shù)分別為0.722，0.703，0.774和0.655，反映研究區(qū)中植被類型傾向于整體性，滿足克里金插值法的要求。同時(shí)，采用非參數(shù)法對MODIS產(chǎn)品進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)時(shí)，均服從正態(tài)分布。同理，GF-1

4、的紅色波段反射率、近紅外波段反射率以及N DVI均滿足克里金插值法的前提假設(shè)。
　　對MODIS產(chǎn)品進(jìn)行點(diǎn)克里金插值法尺度轉(zhuǎn)換到合適的分辨率30m后，GF-1影像通過塊克里金插值法尺度轉(zhuǎn)換到同一空間分辨率對MODIS的降尺度進(jìn)行間接的精度驗(yàn)證。結(jié)果表明，紅色波段反射率、近紅外波段反射率以及N DV I的誤差系數(shù)均小于20.62％；同時(shí)，利用地面實(shí)測50組LAI與MODIS LAI尺度轉(zhuǎn)換后進(jìn)行橫向比較發(fā)現(xiàn)，其平均誤差系數(shù)為25.4

5、8%，結(jié)果表明MO DIS標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品經(jīng)克里金插值法尺度下推后是合理的。
　?。?）構(gòu)建GF-1影像NDVI與LAI的估算模型
　　基于GF-1遙感影像，利用地面實(shí)測LAI數(shù)據(jù)建立不同植被LAI與NDVI之間的回歸模型。通過植被分類后，農(nóng)田、草地和闊葉林均以指數(shù)模型與各自的NDVI構(gòu)建估算方程，R2系數(shù)均大于0.833，擬合精度良好，估算精度滿足大面積、大范圍估測不同植被類型冠層LAI的需要。
　?。?）基于同化濾波法融合