植被fapar的遥感模型与反演研究 - 寒区旱区科学数据中心.pdf

第２４卷　第７期 地球科学进展 Ｖｏｌ．２４　Ｎｏ．７ ２００９年７月 ＡＤＶＡＮＣＥＳＩＮＥＡＲＴＨＳＣＩＥＮＣＥ Ｊｕｌ．，２００９ 文章编号：１００１８１６６（２００９）０７０７４１０７ 植被ＦＡＰＡＲ的遥感模型与反演研究 １ １ ２ １ １ 陶　欣 ，范闻捷 ，王大成 ，闫彬彦 ，徐希孺 （１．北京大学遥感与地理信息系统研究所，北京　１００８７１； ２．浙江大学农业遥感与信息工程研究所，浙江　杭州　３１００２９） 摘　要：ＦＡＰＡＲ是遥感估算陆地生态系统植被净第一性生产力（ＮＰＰ）的重要参数。ＦＡＰＡＲ模型是 否能真实反映植被冠层吸收光合有效辐射状况，将直接影响遥感估算植被 ＮＰＰ和碳循环的准确 性。从ＦＡＰＡＲ机理出发，考虑土壤反射率、冠层结构、太阳入射角等多种因素，构建了全新的定量 ＦＡＰＡＲ反演模型，并分析了太阳天顶角、ＬＡＩ、土壤背景等因素与ＦＡＰＡＲ的关系。与蒙特卡罗模拟 结果的对比和用地面实测数据的验证表明该模型拥有较高的精度。选择甘肃张掖盈科灌区为研究 区，利用ＰＲＯＢＡＣＨＲＩＳ高光谱多角度数据反演得到了ＬＡＩ和ＦＡＰＡＲ，并用同步观测数据验证了反 演结果。 关　键　词：ＦＡＰＡＲ；定量模型；遥感反演 中图分类号：ＴＰ７９；Ｐ４２２　　　文献标志码：Ａ 大，导致同样的ＮＤＶＩ值可以对应较宽范围的ＦＡ １　前　言 ＰＡＲ值，而且高叶绿素含量和林下植被的增加会导 ＦＡＰＡＲ（ＦｒａｃｔｉｏｎｏｆＡｂｓｏｒｂｅｄＰｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｌｌｙ 致遥感高估 ＦＡＰＡＲ，但是 ＦＡＰＡＲ的野外测量表明 ＡｃｔｉｖｅＲａｄｉａｔｉｏｎ），也作 ＦＰＡＲ或 ｆＡＰＡＲ，是吸收光 叶绿素含量及林下植被对 ＦＡＰＡＲ的影响不大。反 合有效辐射比例，即植被吸收的光合有效辐射 演结果与野外测量的差异表明ＮＤＶＩ估算 ＦＡＰＡＲ （ＰＡＲ）在入射太阳辐射所占的比例。它表征了植 会带来较大的误差。尤其是当ＬＡＩ大于３时ＮＤＶＩ ［６］ 被冠层的能量吸收能力，是描述植被结构以及与之 容易饱和。Ｍｙｎｅｎｉ等 用辐射传输方法研究了 相关的物质与能量交换过程的基本生理变量，也是 ＮＤＶＩ和ＦＡＰＡＲ随冠层、土壤及大气参数的变化情 遥感估算陆地生态系统植被净第一性生产力（ＮＰＰ） 况，并探讨了ＮＤＶＩ与ＦＡＰＡＲ的关系，发现ＦＡＰＡＲ 的重要参数。ＦＡＰＡＲ模型是否能真实反映植被冠 与ＮＤＶＩ的关系对土壤、大气和冠层双向反射特性 层吸收光合有效辐射状况，将直接影响遥感估算植 比较敏感。ＦＡＰＡＲ与 ＮＤＶＩ之间线性关系成立的 被ＮＰＰ和碳循环的不确定性程度。 条件是：太阳天顶角小于６０°，星下点附近小于３０° 以往估算ＦＡＰＡＲ往往是通过经验模型。研究 角观测，土壤背景中等亮度（ＮＤＶＩ大约为０．１２），在 表明ＦＡＰＡＲ与ＮＤＶＩ存在线性关系［１～９］，但是也有 ５５０ｎｍ处大气光学厚度小于０．６５。 很多研究表明这种线性关系受到多种因素的影响。 ＦＡＰＡＲ也可以通过与叶面积指数建立经验关 ［１０］ ［１１］ Ｄａｗｓｏｎ 的研究表明，在植被 ＮＤＶＩ相同的情况 系得到。Ｗｉｅｇａｎｄ等 得到ＦＡＰＡＲ对 ＬＡＩ的指数 下，植被的叶绿素