[发明专利]基于低分辨率遥感产品降尺度的高分辨率FAPAR估算方法

说明书

基于低分辨率遥感产品降尺度的高分辨率FAPAR估算方法，先基于先验知识库，通过地表单元划分对MODIS FAPAR反演模型进行分层线性化，建立MODIS FAPAR与Landsat反射率间的尺度转换函数(即尺度自洽的FAPAR估算模型)；基于贝叶斯框架融合MODIS FAPAR和Landsat反射率新观测数据，更新MODIS FAPAR与Landsat反射率间的尺度转换函数；最后基于新观测Landsat数据实时估算FAPAR。解决了现有估算方法难以同时实现尺度自洽、空间连续、实时的高分辨率FAPAR估算的问题。

技术领域

本发明属于遥感估算领域，涉及一种基于低分辨率遥感产品降尺度的高分辨率FAPAR估算方法。

背景技术

光合有效辐射吸收比率(Fraction of Absorbed Photosynthetically ActiveRadiation,FAPAR/FPAR)定义为植被冠层(绿色部分)吸收的光合有效辐射(Photosynthetically Active Radiation,PAR)占总入射PAR的比率，是表征植被光合作用的核心参数。一方面，FAPAR直接反映大气圈与生物圈间的物质交换过程，是建立碳循环模型、陆地生态系统模型的关键变量，也是植被生长状态与土地覆盖监测中的重要指标。另一方面，FAPAR反映植被冠层对光能的截获利用情况，是地气系统辐射平衡与能量交换的重要影响因素。因此，FAPAR的准确估算，是定量估算光合作用、提高全球生态系统碳估算精度的基础，在全球气候变化、碳排放、粮食安全等重大问题研究方面有着重要的应用价值。

尽管遥感估算已成为获取面状FAPAR信息的唯一有效手段，但目前全球及区域尺度上通用的FAPAR产品间精度差别较大，且都是在低分辨率尺度上生产的，丢失了地表大量的空间细节信息。公里级产品亚像元尺度上的地表异质性，不仅会影响FAPAR的反演精度，造成多尺度FAPAR产品间难以自洽，还直接影响生态系统生产力和植被生物量的估算。获取高空间分辨率FAPAR遥感产品，对于改进FAPAR遥感产品的精度和空间连续性，更好地满足生态学应用需求具有重要意义。

目前，获取高空间分辨率FAPAR有两种方式：一是采用基于植被指数的半经验方法或基于机理模型的物理反演方法，直接由高分辨率遥感数据估算FAPAR；二是以成熟的业务化FAPAR遥感产品为参考，通过降尺度转换得到高分辨率尺度上的FAPAR。然而，无论是采用基于植被指数的半经验方法或基于机理模型的物理反演方法，在较大范围上应用时都会面临算法普适性、参数可获取性、多尺度自洽性和真实性检验等多重挑战。相比直接反演方法，以MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)为代表的业务化遥感产品建立在严格的物理模型基础上，在全球范围积累了大量的历史观测数据，并在不断产生新观测数据，算法及产品经过了数十年来的广泛检验，精度较为可靠。以成熟的业务化FAPAR遥感产品为参考进行降尺度转换，成为获取高分辨率FAPAR的一种可行方式。