礦區(qū)植被生化組分高光譜遙感定量反演.pdf

1、煤礦開采區(qū),瓦斯抽放、矸石山自燃等排放的大量有毒元素及生產(chǎn)過程產(chǎn)生的揚塵,通過植被滯塵作用,直接或間接脅迫植被生長，進(jìn)而改變植被生化組分的含量。精確監(jiān)測煤礦區(qū)的植被脅迫效應(yīng),對煤礦資源的可持續(xù)利用具有重要的意義。
　　本文使用高光譜衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，開展礦區(qū)植被生化組分反演的研究工作，為精確評價礦業(yè)擾動對植被的影響提供技術(shù)支持。監(jiān)測的植被生化組分是與植被健康狀況密切相關(guān)的植被葉綠素含量和水分含量；使用的衛(wèi)星數(shù)據(jù)為波段數(shù)量較多、覆蓋范圍

2、相對較寬、光譜分辨率和空間分辨率均較高的HYPERION數(shù)據(jù)，選用的研究區(qū)為礦業(yè)擾動較為顯著的兗州礦區(qū)。
　　植被生化組分反演模型構(gòu)建是本論文的核心，文中使用地面光譜數(shù)據(jù)與地基測量的植被生化組分?jǐn)?shù)據(jù)開展了植被葉綠素含量和水分含量模型構(gòu)建方法研究。針對礦區(qū)地表類型復(fù)雜，植被覆蓋較為稀疏，背景影響較為顯著的特點，本文在對礦區(qū)植被生化組分反演時，開展了植被生化組分響應(yīng)光譜的抗土壤背景影響能力分析。使用LOPEX’93數(shù)據(jù)集，基于混合像元

3、分解的理論，模擬了在不同的土壤背景比重條件下，各波段、波段組合以及多種光譜指數(shù)數(shù)據(jù)與植被生化組分含量的相關(guān)性。模擬結(jié)果表明：在葉綠素和水分的統(tǒng)計分析中,以反射率及反射率倒數(shù)的對數(shù)的方法抗土壤背景的能力穩(wěn)定。光譜位置變量以紅邊—綠峰—紅谷的組合進(jìn)行葉綠素反演的精度較高,且相關(guān)系數(shù)和入選變量個數(shù)及類型基本穩(wěn)定。在植被指數(shù)的分析中,發(fā)現(xiàn)與純植被葉片葉綠素含量相關(guān)性較高的植被指數(shù),抗土壤背景的能力都不強。只有指數(shù)ND和LCI在土壤背景小于10％

4、時精度較高,且在土壤小于20%時,相關(guān)系數(shù)基本穩(wěn)定。對水分指數(shù),基本都能達(dá)到較高的相關(guān)系數(shù),但以Ratio975和Ratio1200隨著土壤背景的增加,相關(guān)系數(shù)基本保持不變,抗土壤背景的能力最強。
　　針對礦區(qū)大氣顆粒物含量較多，空氣成分較為復(fù)雜，對不同波段電磁波信號影響差異明顯的特點，模擬了不同的氣溶膠光學(xué)厚度，O3、H2O、CO2等大氣成分含量對反演波段透過率的敏感性，進(jìn)而實現(xiàn)高光譜衛(wèi)星數(shù)據(jù)的大氣精糾正。結(jié)果表明：AOT，H2

5、O，O3等均不同程度的影響反演波段透過率，CO2對反演所用波段沒有影響。高光譜遙感影像大氣校正的大氣參數(shù) AOT、H2O參數(shù)通過實際反演得到， O3由于測量比較困難且對透過率影響較小，采用中緯度夏季6S模型自帶的O3含量。結(jié)果表明：校正結(jié)果精度較高,可以用于植被生化組分反演。
　　在植被生化組分反演模型構(gòu)建及衛(wèi)星數(shù)據(jù)大氣精糾正的基礎(chǔ)上，使用HYPERION衛(wèi)星數(shù)據(jù)，開展了兗州礦區(qū)植被生化組分的遙感反演實驗，使用地基采樣結(jié)果對反演結(jié)