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1.
基于热红外成像仪获取的玉米冠层图像，对垄行结构玉米的方向亮温（DBT）进行模型化描述并开展了初步验证工作。模型中假设某一方向上的冠层DBT是组分亮温及各组分在视场中所占面积权重的函数，它们在视场中的比例依赖太阳与传感器的几何位置关系，以及在作物行内，作物行与行之间孔隙的分布。对于玉米冠层的几何特征，简化为横截面是矩形的、其中有空隙透光的一组无限长的平行立方体；立方体内双向孔隙率的方向变化由Kuusk函数来描述。模型模拟表明，玉米亮温组分在视场中的权重具有垄行特性。中午前后，通过对中等密度的冠层DBT模拟，在DBT极坐标图形上发现了一个明显位于垄行方向的热条带的出现，热点出现在太阳位置的周围。最后，利用实地观测的结果与模型模拟结果作对比，对该模型的不足和以后的改进作了初步分析。 相似文献
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利用夜间热红外数据求取玉米冠层孔隙率 总被引：1，自引：0，他引：1
孔隙率是光线透过冠层未被拦截到达地表的概率,是描述冠层结构和生物量空间分布的关键变量。已有研究证明,在夜间热红外图像上,玉米地各亮温组分比较稳定,并且温度均值有明显差异,易于区分。本研究的目的是利用2005年8月23日在怀来测得的夜间热红外数据求取中等密度的玉米冠层(LA I=3.64)在不同角度下的孔隙率。结果表明,在沿垄行方向,孔隙率随着天顶角变化缓慢;而在其他方向(45°和90°)变化较快,且变化趋势相似。将测得结构参数代入余涛的热红外方向辐射性模型,模拟出不同方向下的孔隙率。将测量值与模拟值进行对比,二者有一定的相似性,模型能较好地抓住玉米冠层孔隙率的主要特征。针对二者间的差异,初步分析是由测量中观测目标不完全一致、角度控制不精确、测量高度过低以及投影函数和丛生参数的选择等原因引起的。 相似文献
3.
利用POV-ray快速计算三维冠层的四分量比例及孔隙率,在与计算机模拟模型对比结果、验证其可靠性的基础上,针对植被真实结构模型的主要参数对冠层四分量比例和孔隙率的敏感性进行分析。敏感性分析结果表明:当冠层为垄行结构时,相对于其他因素,行结构对四分量比例和孔隙率的影响占主导,因此当植被冠层为垄行结构时,四分量比例和孔隙率的变化较连续冠层更加复杂;集聚指数可以有效的控制叶片的空间分布模式,进而影响到视场中植被与土壤的相对面积比例,对于四分量比例和孔隙率结果有较大影响;叶倾角分布类型对四分量比例和孔隙率结果的各向异性特征影响明显;同时,通过对垄行作物3个典型生长期的四分量比例和孔隙率结果分析得出,在作物生长初期土壤对结果影响更大,在作物生长后期植被对结果的影响占主导,亮叶分量比例各向异性特征较为明显。研究表明,POV-ray是进行植被定量遥感研究的有利工具,具有较好的应用前景。 相似文献
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建立适用于多类型植被场景的热辐射方向性模型是进行地表热辐射方向性研究的一种手段。利用真实植株几何及生理参数的统计平均值来刻画理念植株,并给定其空间分布特征,进行不同生长期植被冠层的描述。基于冠层双向孔隙率思想构建了冠层热辐射方向性3维模型,模型继承了孔隙率模型在计算冠层热辐射方向性上的简洁优势同时以几何光学的思想考虑了冠层空间异质性对冠层热辐射方向性的影响。以玉米冠层为例,进行了不同生长期玉米冠层热辐射方向亮温的模拟,通过与实地测量数据的比对表明,本文发展的模型能够较准确地模拟不同生长期玉米植被场景的方向亮温变化规律,模拟误差主要来自理念株的刻画误差、玉米叶片形状的近似以及忽略了多次散射贡献等3个方面。模型的构建方法对稀疏植被场景、浓密植被场景、多类型植被的混合场景均可适用,不同观测几何下的植被场景4组份面积比计算结果有望应用于复杂地表条件下地表返照率的研究。 相似文献
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垄行种植是果园及农作物的常见种植结构,其冠层比连续和离散植被冠层具有更强的热辐射各向异性,开展垄行植被冠层的热辐射方向性校正对干旱监测等应用具有重要意义。热红外核驱动模型是热辐射方向性校正的基础,但现有核驱动模型在垄行植被冠层中的拟合精度未被讨论过。本文以在法国波尔多获取的两组不同朝向葡萄园冠层航空实测方向性特征为基础,对比分析了现有8个模型的拟合精度（含隶属可见光近红外核驱动建模扩展框架的Ross-Li、LSF-Li模型及隶属热红外核驱动建模通用框架的Vinnikov、RL、Vinnikov-RL、Vinnikov-Chen、LSF-RL、LSF-Chen模型）,结果表明现有模型均无法拟合出垄行植被的行效应特征,精度整体较低（RMSE高达2 K,R2低于0.7）且各个模型之间的拟合能力差异小,现有热红外核驱动模型均不适用于垄行植被冠层,有待在核驱动建模通用框架下发展可刻画垄行特征的新核。 相似文献
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为了提高玉米冠层半球方向亮温（DBT）测量的准确性，对一套由工业用起重机平台和热红外成像仪组成的地面观测系统的四种测量方法进行了对比和评价。这些方法基于不同的测量原理：（1）通过移动起重机和平台，从不同的角度去测量一个样区的DBT；（2）固定起重机和平台的位置，通过旋转热像仪，从不同的区域收集不同角度的DBT；（3）对方法2的改进，转动热像仪朝向的同时，吊车沿作物垄行方向运动，得到大区域内平均的DBT；（4）当热像仪沿着垂直于垄行方向的起重机臂运动时，用高成像频率对目标热辐射进行采样。在对这些方法进行比较时，着重考虑了玉米冠层亮温分布的时间和空间变化所产生的影响，对本观测系统的优点和局限性进行了初步探讨。最后，本文从实际应用的角度，提出了一个基于这个系统且优化了的DBT测量方法。 相似文献
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基于3D真实植被场景的全波段辐射传输模型研究 总被引：4，自引：0，他引：4
本文基于3D真实场景CLAMP模型模拟的植被冠层，对冠层在可见一近红外波段和热红外波段的辐射传输进行了综合建模。针对CLAMP模型生成场景的通用和近似特征，在可见一近红外波段，对植被和土壤的单次散射贡献利用光子逆向追踪算法进行了精确计算，多次散射的贡献则采用四流近似理论来计算，以提高运算效率。模型结果与SAILH模型结果进行了比较，具有较好的一致性，并且体现出了优于一维辐射传输模型的模拟结果。在热红外波段，采用几何光学原理，冠层方向亮度温度由可视光照叶片、遮荫叶片、光照土壤和遮荫土壤的比例与对应组分亮温乘积之和得到，模拟结果体现了合理的变化趋势。对冠层主要结构参数LAI和ALA的敏感性进行了比较分析，不同波段模型模拟的方向性辐射结果，很好地反映了结构参数对冠层辐射特性的影响。 相似文献
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植被冠层辐射散射信号中蕴含了丰富的植被信息,通过构建植被冠层辐射散射模型,可以实现植被结构等生物物理参数的遥感定量反演。迄今为止,可见光/近红外、热红外、微波波段均已发展了大量的模型,这些模型在参数反演方面各具优势,但不同波段的模型又有其自身的局限性。跨波段的联合模拟可以实现模型间的优势互补,进而提高地表参数的反演精度,近年来已有学者专注于可见光/近红外与热红外模型,热红外与微波模型,主被动微波模型,以及可见光/近红外与微波模型的联合模拟和协同反演,但多是两两联合,且主要是基于经验模型或解析模型。基于3维场景的植被冠层辐射散射特性模拟模型可以细致刻画不同组分的结构和空间分布特征,对于由植被结构引起的多次散射和组分比例变化的考虑具有优势。本文主要介绍了3维模拟模型在可见光/近红外、热红外和微波波段,以及跨波段联合模拟方面的研究进展,从模型机理、场景统一、以及组分理化参数的统一的角度,探讨了构建多波段3维模拟系统的可行性,展望了多波段3维模拟模型的发展趋势。 相似文献
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基于多项式表达模型的多角度覆盖率反演研究 总被引：1，自引：0，他引：1
冠层光谱的多项式表达模型是理解叶片／土壤系统内的光线散射过程，描述植被的冠层光谱与组分光谱间非线性关系的一种新的方法。冠层光谱的多项式表达模型用高阶多项式的形式表达了系统内的各组分对入射光的散射过程，多项式中每一项系数表达了各组分对入射光多次散射的可能性有多少，这与冠层的结构，包括作物的覆盖率、叶倾角、垄行结构等有关。因此，多项式系数具有反演冠层结构参数的潜力。本次研究首先使用SAILH模型得到玉米全生长期的BRDF波谱以及模型计算过程的中间变量冠层多角度覆盖率，建立多项式系数与多角度覆盖率之间的经验关系。最后，设计了一次野外BRDF观测试验，对经验关系进行验证。 相似文献
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Near-surface bi-directional reflectance and high-spatial resolution true-color imagery of several forested canopies were acquired using an unmanned helicopter. The observed reflectance from multiple view-zenith angles were simulated with a kernel-driven bidirectional reflectance model, and the BRDF parameters were retrieved. Based on the retrieved BRDF parameters, kernel-derived multi-angular vegetation indices (KMVIs) were computed. The potential of KMVI for prediction of canopy structural parameters such as canopy fraction and canopy volume was assessed. The performance of each KMVI was tested by comparison to field measured canopy fraction and canopy volume. For the prediction of canopy fraction, the KMVI that included the nadir-based NDVI performed better than other KMVI emphasizing the importance of nadir observation for remote estimation of the canopy fraction. The Nadir BRDF-adjusted NDVI was found to be superior for the prediction of canopy fraction, which could explain 77% variation of the canopy fraction. However, none of the existing KMVI predicted the canopy volume better than Nadir BRDF-adjusted NDVI and Nadir-view NDVI. The Canopy structural index (CSI) was proposed with the combination of normalized difference between dark-spot near infrared reflectance and hot-spot red reflectance. The CSI could establish an improved relationship with the canopy volume over Nadir BRDF-adjusted NDVI and Nadir-view NDVI, explaining 72% variation in canopy volume. In addition, MODIS based KMVI were evaluated for the prediction of canopy fraction and canopy volume. MODIS based KMVI also showed similar results to the helicopter based KMVI. The promising results shown by the CSI suggest that it could be an appropriate candidate for remote estimation of three-dimensional canopy structure. 相似文献
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Repeated measurements using thermal infrared remote sensing were used to characterize the change in canopy temperature over time and factors that influenced this change on ‘Conference’ pear trees (Pyrus communis L.). Three different types of sensors were used, a leaf porometer to measure leaf stomatal conductance, a thermal infrared camera to measure the canopy temperature and a meteorological sensor to measure weather variables. Stomatal conductance of water stressed pear was significantly lower than in the control group 9 days after stress began. This decrease in stomatal conductance reduced transpiration, reducing evaporative cooling that increased canopy temperature. Using thermal infrared imaging with wavelengths between 7.5 and13 μm, the first significant difference was measured 18 days after stress began. A second order derivative described the average rate of change of the difference between the stress treatment and control group. The average rate of change for stomatal conductance was 0.06 (mmol m−2 s−1) and for canopy temperature was −0.04 (°C) with respect to days. Thermal infrared remote sensing and data analysis presented in this study demonstrated that the differences in canopy temperatures between the water stress and control treatment due to stomata regulation can be validated. 相似文献
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Olioso A. Soria G. Sobrino J. Duchemin B. 《Geoscience and Remote Sensing Letters, IEEE》2007,4(1):112-116
Land surface emissivity in the thermal infrared usually increases when the vegetation amount increases, reaching values that are larger than 0.98. During an experiment in Morocco over dry barley crops, it was found that emissivity may be significantly lower than 0.98 at full cover and that in some situations, it might decrease with increasing amount of vegetation, which was unexpected. Older data acquired in Barrax, Spain, over senescent barley also exhibited emissivity values lower than 0.98. The decrease of emissivity was also observed by means of simulations done with our land surface emissivity model developed earlier. The main reason for such behavior might be found in low leaf emissivity due to leaf dryness. This letter also stresses that knowledge on leaf and canopy emissivities and on their variation as a function of water content is still very limited 相似文献
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联合热红外与微波的作物辐射方向性模型研究 总被引：1，自引：0，他引：1
热红外遥感提供地表表层辐射信息为主,被动微波遥感可更好地提供植被和土壤背景垂直结构的辐射信息。结合热红外与被动微波遥感的优势协同反演植被和土壤组分温度是提高组分温度反演精度的一种思路。本文在对热红外辐射传输模型和微波辐射模型进行比较的基础上,构建均匀作物的统一场景,将统一场景的参数分为直接参数和间接参数。基于统一场景,修改微波辐射模型的场景结构及叶倾角分布,并增加组分温度参数以计算辐射亮温,最终构建热红外与微波辐射联合模拟模型(UEasmmes模型)。针对均匀玉米作物,利用UEasmmes模型进行联合模拟,分析了组分温度、组分发射率、叶面积指数LAI及叶倾角分布LAD对热红外与微波的方向性亮温DBT的敏感性响应差异。分析结果表明:协同热红外与被动微波遥感反演植被和土壤组分温度是可行的,但对于如何克服组分发射率、LAI及LAD对植被有效发射率的影响而导致的微波辐射亮温变化以及实现热红外表皮温度与微波等效温度之间的转化仍是需要深入研究和探讨的问题。 相似文献
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树冠形状对孔隙率及叶面积指数估算的影响分析 总被引：1，自引：1，他引：0
叶片在树冠尺度的聚集是森林场景中的重要聚集形式,模型中常假设树冠为规则的几何形体(椭球、圆锥、圆锥+圆柱等)。对树冠形状归属进行判断时界限并不明显,从而具有很强的主观性。本文首先扩展了Nilson的森林孔隙率模型,使其适用于椭球、圆锥、圆锥+圆柱等3种常见形状的树冠,并基于该模型分析了孔隙率、聚集指数对树冠形状的敏感性。同时,本文还分析了树冠形状对叶面积指数(LAI)地面间接测量精度的影响。基于不同形状树冠的模拟数据分析发现,树冠的体积、投影面积是树冠形状产生作用的主要因子,在冠层底部椭球形树冠和圆锥+圆柱形树冠的平均孔隙率、聚集指数都非常接近,而圆锥形树冠与两者存在较大差异。树冠形状的错误设置在极端情况下可导致估算的真实LAI误差超过25%。 相似文献
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Yanqiu Xing Alfred de Gier Junjie Zhang Lihai Wang 《International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation》2010
Light Detection And Ranging (LiDAR) has a unique capability for estimating forest canopy height, which has a direct relationship with, and can provide better understanding of the aboveground forest carbon storage. The full waveform data of the large-footprint LiDAR Geoscience Laser Altimeter System (GLAS) onboard the Ice, Cloud, and land Elevation Satellite (ICESat), combined with field measurements of forest canopy height, were employed to achieve improved estimates of forest canopy height over sloping terrain in the Changbai mountains region, China. With analyzing ground-truth experiments, the study proposed an improved model over Lefsky's model to predict maximum canopy height using the logarithmic transformation of waveform extent and elevation change as independent variables. While Lefsky's model explained 8–89% of maximum canopy height variation in the study area, the improved model explained 56–92% of variation within the 0–30° terrain slope category. The results reveal that the improved model can reduce the mixed effects caused by both sloping terrain and rough land surface, and make a significant improvement for accurately estimating maximum canopy height over sloping terrain. 相似文献