[发明专利]一种基于几何光学模型的森林郁闭度反演方法

权利要求书

1.一种基于几何光学模型的森林郁闭度反演方法，其特征在于，包括步骤：

1)基于影像真实地表反射率计算NDVI值，提取NDVI值在0-0.05之间的区域作为纯裸地(光照背景)像元，0.95-1之间的区域作为纯植被覆盖(光照树冠)像元，通过目视解译法获得阴影区域像元，然后通过N维可视化分析获取像元样本的平均波谱曲线，得到混合像元的光照背景、光照树冠以及阴影分量所对应的端元信息；

2)利用全约束混合像元分解模型得到每个混合像元的光照背景端元丰度；

3)将光照背景端元丰度输入简化为三分量的Li-Strahler几何光学模型中反演森林郁闭度。

2.根据权利要求1所述的一种基于几何光学模型的森林郁闭度反演方法，其特征在于，所述步骤1)包括：

从地理空间数据云网站(http：//www.gscloud.cn/)获得样本区中分辨率影像数据，通过预处理(地形校正、辐射定标、大气校正等)得到样本区的真实地表反射率影像。

计算样本区NDVI影像，获取光照背景、光照树冠、阴影像元样本的平均波谱曲线，即：设置NDVI阈值，提取NDVI值在0-0.05之间的区域作为纯裸地(光照背景)像元，0.95-1之间的区域作为纯植被覆盖(光照树冠)像元，通过目视解译法获得阴影区域像元，然后通过N维可视化分析提取样本像元的平均波谱曲线。

3.根据权利要求1所述的一种基于几何光学模型的森林郁闭度反演方法，其特征在于，所述步骤2)包括：

基于提取出的三个端元的平均波谱曲线，利用全约束混合像元分解模型得到影像每个混合像元的光照背景端元丰度(K_g)、光照树冠(K_c)和阴影端元丰度(K_s)。

4.根据权利要求3所述的一种基于几何光学模型的森林郁闭度反演方法，其特征在于，全约束混合像元分解模型可根据一定的约束条件，分解每个像元内不同端元所占的面积百分比(丰度)，具体计算如下式：

其中，ρ_j为第j个波段的像元值；k为总的端元个数；ρ_ij为第i个端元在第j个波段的反射率；s_i为第i个端元的丰度；e_j为第j个波段对应的残差。

5.根据权利要求1所述的一种基于几何光学模型的森林郁闭度反演方法，其特征在于，所述步骤3)包括：

将得到的光照背景端元丰度(K_g)、实地测量得到的样地平均树高、平均冠幅、太阳天顶角、太阳方位角、观测天顶角、观测方位角参数输入简化的Li-Strahler几何光学模型得到样本区森林郁闭度。

6.根据权利要求5所述的一种基于几何光学模型的森林郁闭度反演方法，其特征在于，基于Li-Strahler几何光学模型，可以将混合像元简化描述为一个三分量模型，即认为混合像元(R)主要由光照背景(C)、光照冠层(G)和阴影(S)三个分量组成，如下式所示：

R＝K_gG+K_cC+(1-K_c-K_g)S。

7.根据权利要求6所述的一种基于几何光学模型的森林郁闭度反演方法，其特征在于，通过提取的光照背景分量可以反演冠层覆盖，即为冠层郁闭度。根据布尔模型可以确定混合像元中光照背景分量的面积百分比：

其中，m为林木覆盖指数的均值，θ_i、θ_v分别代表太阳和观测位置的天顶角，φ是太阳与观测位置之间的相对方位角，而O(θ_i，θ_v，φ)为光照阴影和观测阴影的重叠部分，称为重叠函数。

8.根据权利要求7所述的一种基于几何光学模型的森林郁闭度反演方法，其特征在于，根据泊松分布理论，基于参数m可以计算得到森林冠层的郁闭度参数(CC)为：

CC＝1-e^-πm。