雷達(dá)與光學(xué)遙感結(jié)合在森林凈初級生產(chǎn)力研究中應(yīng)用.pdf

1、在南方地區(qū)，光學(xué)遙感圖象由于云雨等天氣情況的影響，一年中獲得較好質(zhì)量的光學(xué)圖象比較困難，而微波遙感不受天氣條件的限制，能獲得其他手段無法獲得的有關(guān)森林面積和結(jié)構(gòu)的信息。當(dāng)光學(xué)遙感圖象無法獲取的情況下，利用雷達(dá)來替代光學(xué)遙感進(jìn)行NPP的估測，就可以彌補(bǔ)由于光學(xué)遙感缺失而造成NPP估測缺失。此外，微波穿透能力能彌補(bǔ)光學(xué)遙感估算多云雨地區(qū)NPP時(shí)植被指數(shù)的飽和受到限制的缺點(diǎn)。并與光學(xué)遙感相互補(bǔ)充，為理解全球變化提供可靠的數(shù)據(jù)。森林生物量雷達(dá)遙

2、感目前已經(jīng)積累了大量的研究成果，但是目前還沒有星載雷達(dá)估測森林NPP方面的相關(guān)的研究報(bào)道。 本文以2002年10月LANDSAT-TM以及RADARSAT-SAR作為遙感數(shù)據(jù)源，以雷州林業(yè)局2002年二次清查數(shù)據(jù)以及地面調(diào)查數(shù)據(jù)作為地面數(shù)據(jù)源。通過簡化的CLOUD模型，建立RADARSAT-SAR后向散射系數(shù)與LAI的對數(shù)模型，并從RADARSAT-SAR提取冠層LAI，同時(shí)將估測的LAI作為SAIL模型的輸入變量，通過輻射傳輸

3、方程模擬冠層反射率，建立起雷達(dá)后向散射系數(shù)與光學(xué)遙感之間關(guān)系。并在改進(jìn)的CASA模型基礎(chǔ)上，利用RADARSAT-SAR模擬的冠層反射率數(shù)據(jù)作為NPP遙感模型的遙感輸入源，對研究區(qū)熱帶人工林的凈初級生產(chǎn)力進(jìn)行了模擬。文章首次提出在多云雨地區(qū)利用雷達(dá)模擬替代光學(xué)遙感進(jìn)行NPP模擬。本文研究結(jié)果為熱帶森林NPP研究提供了一個(gè)很好的思路 主要研究內(nèi)如包括：1.利用LANDSAT-TM數(shù)據(jù)以及RDARSAT-SAR數(shù)據(jù)對研究區(qū)LAI進(jìn)行

4、了估測研究。RDARSAT-SAR估測森林冠層LAI是整個(gè)研究的基礎(chǔ)。估測結(jié)果的好壞直接影響后面的冠層反射率的估測以及NPP的估算。 1)利用LANDSAT-TM數(shù)據(jù)本研究的主要目的就是要找出一些較適用于南方熱帶森林LAI估算的光譜波段和植被指數(shù)。并與RADARSAT-SAR做對比。利用LANDSAT-TM數(shù)據(jù)對中國南方地區(qū)人工林LAI估測進(jìn)行了嘗試研究。利用植被指數(shù)和主成分分析，選取研究區(qū)加勒比松，尾葉桉分別作為針葉林和闊葉林

5、的代表，建立多元回歸和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。結(jié)果表明：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)比回歸分析模擬效果好。單波段TM數(shù)據(jù)和大多數(shù)植被指數(shù)與LAI總體相關(guān)性并不好。而多元回歸和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型大大提高預(yù)測精度。從理論上來將，利用fc估測LAI應(yīng)該可以更真實(shí)的反映植被的真實(shí)狀況。遙感估測LAI都是假定LAI均勻分布于象元的。但實(shí)際上，由于所用數(shù)據(jù)的限制，我們利用fc所得到的LAI的估測值也是象元的平均值。 2)假定在冠層覆蓋度較大情況下，C波段后向散射主要是樹冠層的

6、貢獻(xiàn)，而忽略樹干和地表土壤的后向散射的話，簡化的CLOUD模型可以看成簡單的對數(shù)模型。利用對數(shù)模型可以從SAR圖象提取森林冠層LAI，這種方法對于大面積的森林LAI估測具有一定的參考價(jià)值。 2.利用RADARSAT-SAR模擬的冠層LAI作為SAIL模型的輸入變量，利用SAIL模型模擬森林冠層反射率。并比較了模擬的冠層反射率與TM計(jì)算得到的冠層反射率以及NDVI。認(rèn)為RADARSAT-SAR模擬的結(jié)果比較真實(shí)的反映了森林植被的冠

7、層反射率特性，因此利用RADARSAT-SAR來替代光學(xué)遙感具有一定的可行性。 3.基于改進(jìn)的CASA模型的NPP估算1)CASA模型中利用水分動(dòng)態(tài)平衡模型推算水分對最大光能利用率的限制因子，本文根據(jù)前人的研究成果，將CASA模型中的參數(shù)用VPM模型中的參數(shù)來取代，利用VPM模型中的水分限制因子取代CASA模型的水分限制因子。不僅可以充分利用遙感數(shù)據(jù)源，使NPP模型進(jìn)一步全遙感化，而且不需要太多的地面資料。 2)根據(jù)改進(jìn)