基于MODIS數(shù)據(jù)估算區(qū)域光合有效輻射和光能利用率的方法研究.pdf

1、估算凈初級(jí)生產(chǎn)力(Net Primary Productivity, NPP)是碳循環(huán)研究的重要組成部分。光合有效輻射和光能利用率作為生產(chǎn)力模型中的重要參數(shù)，其不確定性是目前基于遙感估算NPP精度不高的主要原因。MODIS數(shù)據(jù)具有免費(fèi)，獲取方便，產(chǎn)品成熟，時(shí)空分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，是很好的遙感數(shù)據(jù)源。本文以MODIS各級(jí)產(chǎn)品作為數(shù)據(jù)輸入源，建立了估算高時(shí)空分辨率的光合有效輻射和光能利用率的算法，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和分析。 本文的研究工作

2、和結(jié)論主要包括： 1)利用在遙感軟件ENVI中加入插件的方式，結(jié)合IDL語(yǔ)言編程，實(shí)現(xiàn)對(duì)MODIS各級(jí)產(chǎn)品方便、有效的處理。與其它MODSI產(chǎn)品處理方法相比，這種處理方法的優(yōu)點(diǎn)在于：兼容各級(jí)MODSI產(chǎn)品，用戶界面簡(jiǎn)明，處理功能全面，批處理方便。 2)基于大氣輻射傳輸模型提出一個(gè)基于MODIS大氣和地表產(chǎn)品反演高精度復(fù)雜地形下光合有效輻射模型。該方法是對(duì)普通的大氣傳輸模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，在模型中分別考慮了削減光合有效輻射的五個(gè)

3、主要因子：瑞利散射、臭氧和水汽吸收、氣溶膠散射以及地表和大氣間的多次反射。通過(guò)模型敏感性分析得出，氣溶膠是影響光合有效輻射的主要因子。 3)從三個(gè)方面考慮了復(fù)雜地形對(duì)于光合有效輻射的影響：坡度和坡向、天空可視角以及鄰近地形的附加輻射。提取2006年晴空條件下的估算結(jié)果與中國(guó)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)山東禹城站和長(zhǎng)白山站的實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，得到相關(guān)系數(shù)分別為0.924和0.9，表明模型反演結(jié)果能夠較好地解譯實(shí)際光合有效輻射的變化。通過(guò)比較考慮地形和不

4、考慮地形兩種情況得到的光合有效輻射，得出對(duì)于地形起伏明顯的地區(qū)有必要考慮地形對(duì)于光合有效輻射的影響。 4)基于光化學(xué)反射指數(shù)與光能利用率的相關(guān)關(guān)系，提出一個(gè)利用MODIS 1B數(shù)據(jù)反演高時(shí)空分辨率的光能利用率的方法。以長(zhǎng)白山地區(qū)為例，利用ChinaFLUX提供的CO2通量數(shù)據(jù)、光合有效輻射和近地層土壤溫度計(jì)算出2004年長(zhǎng)白山站站點(diǎn)光能利用率。晴天條件下用MODIS IB數(shù)據(jù)的第13波段的反射率計(jì)算得到的光化學(xué)反射指數(shù)與

5、光能利用率存在較好的相關(guān)關(guān)系，相關(guān)性為0.86。根據(jù)該相關(guān)關(guān)系推算出長(zhǎng)白山地區(qū)的光能利用率的具有明顯的空間分布特征。 綜上，本文利用MODIS數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了高時(shí)空分辨率的光合有效輻射和光能利用率的估算，與以往的方法相比，本文的光合有效輻射和光能利用率估算結(jié)果都具有高空間分辨率的特點(diǎn)，能夠較好地反映其空間分布特征。光合有效輻射的估算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果相接近，光能利用率的估算結(jié)果與以往的研究結(jié)果較相近。研究中也存在一些的問(wèn)題，如光能利用率