基于能量平衡原理的fpar遥感反演研究

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1、论文题目：基于能量平衡原理的FPAR遥感反演研究专业：地图制图学与地理信息工程硕士生：张健（签名）指导老师：贾建华（签名）摘要光合有效辐射吸收比率（FPAR:FractionofAbsorbedPhotosyntheticallyActiveRadiation）是描述植被结构以及冠层-大气物质与能量交换过程的基本生理变量。并且作为全球气候观测系统（GCOS）以及陆地生态系统观测系统（GTOS）反映全球气候变化的关键气候参量之一。不仅是光能利用率模型、作物产量估算模型的重要输入参数之一，同时也是开展植被物候变化，作物生长

2、监测，植被干旱预警以及土地覆盖变化的重要指示因子。因此，基于遥感的FPAR方法研究对于全球变化研究有着重要的意义。本文基于能量平衡原理，结合非线性混合像元模型提出了简化的FPAR反演模型FPEB。并用多地面实验数据对模型进行检验，分析模型的可行性与可靠性。将模型应用于遥感影像FPAR反演并与FPAR-NDVI统计模型反演的FPAR结果进行比较分析，同时也针对模型存在的问题，作了模型主要输入参数的敏感性分析。主要研究内容包括以下3个方面：1、从能量守恒原理出发，结合非线性混合像元模型，分析了太阳入射能量中的植被冠层反射、

3、土壤吸收分量的光谱反演方法，建立了简化的FPAR遥感反演模型（FPEB）。分别用2011年、2013年西藏自冶区那曲实验数据、2011年西藏自冶区当雄实验数据和2013年内蒙古自冶区海拉尔的实验数据，对论文建立的FPAR遥感反演模型进行了验证，并将FPEB模型反演结果与传统的植被指数统计模型反演结果进行了对比分析，结果表明论文中提出的FPEB模型的FPAR反演精度优于NDVI统计模型的反演精度，且与其它基于能量平衡原理提出的反演FPAR模型相比具有输入参数少，模型简单的优势，在空间区域和时间上具有很好的普适性。2、开展

4、了羌塘高原航空遥感试验与黑河流域生态-水文过程综合遥感观测联合试验（HIWATER）的遥感影像的FPEB模型FPAR反演实验，并将反演结果与用羌塘高原航空遥感试验地面数据（包括地面光谱数据与地面FPAR数据）建立的FPAR-NDVI统计模型反演的结果进行比较分析。实验结果表明FPEB模型反演FPAR的结果与FPAR-NDVI模型反演的结果具有很好的一致性而反演精度好于FPAR-NDVI统计模型反演的精度。万方数据3、针对FPEB模型输入参数的不确定要素，选择了三个主要输入参数：植被覆盖度，太阳天顶角，植被冠层透过率，开

5、展了模型的输入参数敏感性分析。结果表明，植被覆盖度对FPEB模型具有很大的敏感性；其次是太阳天顶角，随着太阳天顶角的升高其对FPEB模型的敏感性降低，当植被覆盖度达到60%时后，敏感性趋于饱和；植被冠层透过率具有较小的敏感性，变化趋势与太阳天顶角的敏感性趋势相同。关键词：FPAR；PAR；能量平衡；植被指数；非线性混合像元模型；航空遥感；敏感性分析研究类型：方法创新型万方数据Subject:RetrievalofFPARbasedonenergyconservationprincipleusingremotesensi

6、ngSpeialty:MapcartographyandgeographicinformationengineeringName:JianZhang(Signature)Supervisor:JianHuaJia(Signature)ABSTRACTThefractionofabsorbedphotosyntheticallyactiveradiation(FPAR)isaphysiologicalparameterdescribingthevegetationstructureandtheexchangeofcarb

7、onandenergybetweenvegetationcanopyandatmosphere.IthasbeenrecognizedasoneoftheessentialclimatevariablesforglobalclimatechangestudiesbytheGlobalTerrestrialObservingSystem(GTOS)andtheGlobalClimateObservingSystem(GCOS).Itisnotonlyconsideredasoneimportantinputinlight

8、useefficiencymodelandcropyieldestimationmodel,itisalsoplaysakeyroleinvegetationphenologydetectingandcropconditionmonitoring.Thus,itisinterestingforestimatingFPARusing