不同生育期小麦叶面积指数遥感反演对光谱和空间尺度的响应研究
发布时间：2023-03-11 23:35
叶面积指数(Leaf Area Index, LAI)是描述植被冠层几何结构和定量陆地生态系统中光合作用、呼吸作用、蒸腾、碳和养分循环,以及降水截获等过程的物质与能量交换的最重要的生物物理参数之一,也是表征作物长势动态和预测产量的重要指标。遥感技术具有高时效性和宏观性的优势,利用遥感反演是获取区域及全球LAI的重要手段,但光谱和空间尺度效应的存在,限制了源自不同遥感传感器LAI产品的统一应用。而现阶段对光谱尺度效应的系统研究还相对缺乏,而空间尺度效应的机理研究仍较为薄弱。而小麦作为典型的连续型分布植被,其不同生育期的冠层结构和生理特征具有明显差异,造成其光谱特征及像元空间异质性的不同。因此,本论文旨在以小麦冠层LAI为研究对象,综合运用植被冠层辐射传输模型、数值模拟及多种信息处理和数理统计方法,研究遥感反演冠层LAI对光谱和空间尺度的响应特征。为LAI遥感产品业务化生产、真实性检验以及传感器设计提供理论依据和方法途径,为小麦各生育期长势监测和生产力遥感预测提供技术支撑。围绕该目标,本论文基于冠层辐射传输模型PROSAIL正演,结合连续小波变换方法,对主要生育期遥感反演小麦冠层LAI对光...
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景与意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 叶面积指数遥感反演研究进展
1.2.2 光谱尺度效应研究进展
1.2.3 空间尺度效应研究进展
1.2.4 目前存在问题与不足
1.3 研究内容
1.4 研究思路与技术路线
第2章 数据与方法
2.1 野外观测与数据获取
2.1.1 研究区概况
2.1.2 野外观测实验设计
2.1.3 地面光谱数据获取
2.1.4 叶面积指数数据获取
2.1.5 模型输入参数获取
2.1.6 辅助数据获取
2.2 数据处理与分析方法
2.2.1 光谱数据预处理
2.2.2 叶面积指数数据预处理
2.2.3 数据统计与利用
2.3 植被辐射传输模型
2.3.1 PROSPECT叶片光学模型
2.3.2 SAIL冠层辐射传输模型
2.3.3 PROSAIL模型
2.4 敏感性分析方法
2.4.1 敏感性分析
2.4.2 广义回归神经网络
2.4.3 基于神经网络的敏感性分析
2.5 最优化算法
2.5.1 最优化问题
2.5.2 粒子群算法
第3章 小麦冠层光谱特征对LAI的响应分析
3.1 不同生育期小麦冠层LAI分析
3.2 不同生育期小麦冠层光谱反射特征分析
3.2.1 模型模拟不同生育期小麦冠层光谱反射特征
3.2.2 实测不同生育期小麦冠层光谱反射特征
3.3 冠层光谱特征对LAI的响应分析
3.3.1 冠层光谱反射率对LAI的响应
3.3.2 冠层光谱波形特征对LAI的响应
3.3.3 植被指数对冠层LAI的响应
第4章 遥感反演小麦冠层LAI对光谱尺度的响应模拟研究
4.1 分析方法
4.1.1 连续小波变换
4.1.2 母小波选择
4.1.3 相关性及敏感性分析方法
4.2 不同生育期冠层LAI反演对波段位置及宽度的响应
4.2.1 相关性分析
4.2.2 敏感性分析
4.3 不同生育期冠层LAI反演对光谱指数构造的响应
4.3.1 光谱特征提取
4.3.2 光谱响应分析
4.3.3 光谱指数分析
4.4 实例验证分析
4.4.1 波段位置及宽度的实例验证分析
4.4.2 光谱指数构造的实例验证分析
第5章 遥感反演小麦冠层LAI对空间尺度的响应模拟研究
5.1 像元模拟和空间异质性定量描述
5.1.1 像元模拟
5.1.2 空间异质性定量描述
5.2 不同生育期像元尺度LAI反演
5.2.1 不同生育期像元尺度反射率模拟
5.2.2 不同生育期像元尺度LAI反演
5.3 不同生育期像元尺度LAI反演对空间异质性的响应
5.3.1 相关性分析
5.3.2 敏感性分析
5.4 实例验证分析
5.4.1 LAI反演方法验证
5.4.2 空间异质性分析
5.4.3 LAI对空间异质性的响应分析
第6章 结论与展望
6.1 主要研究结论
6.2 论文创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
附录
攻读博士学位期间科研情况
论文发表情况
从事科研项目情况
学术交流活动
参与野外实验情况
本文编号：3760480
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景与意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 叶面积指数遥感反演研究进展
1.2.2 光谱尺度效应研究进展
1.2.3 空间尺度效应研究进展
1.2.4 目前存在问题与不足
1.3 研究内容
1.4 研究思路与技术路线
第2章 数据与方法
2.1 野外观测与数据获取
2.1.1 研究区概况
2.1.2 野外观测实验设计
2.1.3 地面光谱数据获取
2.1.4 叶面积指数数据获取
2.1.5 模型输入参数获取
2.1.6 辅助数据获取
2.2 数据处理与分析方法
2.2.1 光谱数据预处理
2.2.2 叶面积指数数据预处理
2.2.3 数据统计与利用
2.3 植被辐射传输模型
2.3.1 PROSPECT叶片光学模型
2.3.2 SAIL冠层辐射传输模型
2.3.3 PROSAIL模型
2.4 敏感性分析方法
2.4.1 敏感性分析
2.4.2 广义回归神经网络
2.4.3 基于神经网络的敏感性分析
2.5 最优化算法
2.5.1 最优化问题
2.5.2 粒子群算法
第3章 小麦冠层光谱特征对LAI的响应分析
3.1 不同生育期小麦冠层LAI分析
3.2 不同生育期小麦冠层光谱反射特征分析
3.2.1 模型模拟不同生育期小麦冠层光谱反射特征
3.2.2 实测不同生育期小麦冠层光谱反射特征
3.3 冠层光谱特征对LAI的响应分析
3.3.1 冠层光谱反射率对LAI的响应
3.3.2 冠层光谱波形特征对LAI的响应
3.3.3 植被指数对冠层LAI的响应
第4章 遥感反演小麦冠层LAI对光谱尺度的响应模拟研究
4.1 分析方法
4.1.1 连续小波变换
4.1.2 母小波选择
4.1.3 相关性及敏感性分析方法
4.2 不同生育期冠层LAI反演对波段位置及宽度的响应
4.2.1 相关性分析
4.2.2 敏感性分析
4.3 不同生育期冠层LAI反演对光谱指数构造的响应
4.3.1 光谱特征提取
4.3.2 光谱响应分析
4.3.3 光谱指数分析
4.4 实例验证分析
4.4.1 波段位置及宽度的实例验证分析
4.4.2 光谱指数构造的实例验证分析
第5章 遥感反演小麦冠层LAI对空间尺度的响应模拟研究
5.1 像元模拟和空间异质性定量描述
5.1.1 像元模拟
5.1.2 空间异质性定量描述
5.2 不同生育期像元尺度LAI反演
5.2.1 不同生育期像元尺度反射率模拟
5.2.2 不同生育期像元尺度LAI反演
5.3 不同生育期像元尺度LAI反演对空间异质性的响应
5.3.1 相关性分析
5.3.2 敏感性分析
5.4 实例验证分析
5.4.1 LAI反演方法验证
5.4.2 空间异质性分析
5.4.3 LAI对空间异质性的响应分析
第6章 结论与展望
6.1 主要研究结论
6.2 论文创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
附录
攻读博士学位期间科研情况
论文发表情况
从事科研项目情况
学术交流活动
参与野外实验情况
本文编号：3760480
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/nykjbs/3760480.html