[发明专利]基于叶绿素荧光的植被总初级生产力反演方法及系统

权利要求书

1.一种基于叶绿素荧光的植被总初级生产力反演方法，其特征在于：其方法如下：

A、通过SCOPE模型反演得出荧光发射效率LUEf、叶绿素功能反应中心开放比例qLs、持续热耗散速率kNPQs三者关系，通过LUEf＝f(qLs,kNPQs)进行函数表达；

B、采用全局敏感性分析GSA对SCOPE模型参数进行分析，选取决定性参数作为植物功能型PFTs的分类参数；

建立qLs与kNPQs数据查找表：基于植物功能型PFTs按照时间建立qLs与kNPQs数据查找表，叶绿素荧光数据对应在qLs与kNPQs数据查找表中DOY下面的值与SCOPE模型模拟的叶绿素荧光发射量对应匹配，在每个植物功能型PFTs下存在qLs、kNPQs与叶绿素荧光发射量的对应组合；荧光发射效率LUEf与叶绿素荧光发射量转换关系如下公式：

其中LUEf为荧光发射效率，SIF为SCOPE模拟出的叶绿素荧光发射量，APAR为植物吸收的光合有效辐射；

C、获取研究区域的地面监测数据、叶绿素荧光数据、地表反射率数据以及温度数据按照如下方法分别计算温度胁迫因子、水分胁迫因子；

温度胁迫因子Tscalar：其中，Tmin、Tmax、Topt分别为植被光合作用过程中最高、最低以及最适宜的温度；

水分胁迫因子Wscalar：其中LSWI为地表水分指数，LSWImax表示每个站点中地表水分指数的年最大值；

D、构建叶绿素荧光反演GPP模型，植被总初级生产力GPP公式如下：

其中叶绿素荧光表示为叶绿素荧光数据对应在qLs与kNPQs数据查找表中的叶绿素荧光发射量；

LUEp＝LUEp0*Tscalar*Wscalar，其中LUEp0为最大光能利用率，Tscalar为温度胁迫因子，Wscalar为水分胁迫因子。

2.按照权利要求1所述的基于叶绿素荧光的植被总初级生产力反演方法，其特征在于：在步骤D中，还包括如下方法：

D1、对叶绿素荧光反演GPP模型进行模型精度验证，用模型估算值与地面观测值之间的决定系数R²或平均预测误差MPE或均方根误差RMSE或相对预测误差RPE对模型拟合结果进行比较评估及精度验证。

3.按照权利要求1所述的基于叶绿素荧光的植被总初级生产力反演方法，其特征在于：在步骤B中，植物功能型PFTs的分类参数所选取的决定性参数包括最大羧化能力，入射长波辐射，叶面积指数和空气温度。

4.按照权利要求1所述的基于叶绿素荧光的植被总初级生产力反演方法，其特征在于：在步骤C中，地表水分指数LSWI采用如下公式计算：

其中ρ_nir为近红外波段对应值，ρ_swir为短波红外波段对应值。

5.按照权利要求4所述的基于叶绿素荧光的植被总初级生产力反演方法，其特征在于：在步骤C中，地表反射率数据来源于MODIS MOD09A1地表反射率产品，MODIS MOD09A1地表反射率产品的空间分辨率为500m，ρ_nir的近红外波段为780nm～890nm，ρ_swir的短波红外波段为1580nm～1750nm。

6.一种基于叶绿素荧光的植被总初级生产力反演系统，其特征在于：包括SCOPE模型、全局敏感性分析GSA、温度水分胁迫因子计算模块和叶绿素荧光反演GPP模型，SCOPE模型用于反演得出荧光发射效率LUEf、叶绿素功能反应中心开放比例qLs、持续热耗散kNPQs三者关系并通过LUEf＝f(qLs,kNPQs)进行函数表达；全局敏感性分析GSA用于对SCOPE模型参数进行分析并选取决定性参数作为植物功能型PFTs的分类参数，对SCOPE模型模拟建立qLs与kNPQs数据查找表；温度水分胁迫因子计算模块用于根据地面监测数据、叶绿素荧光数据、地表反射率数据以及温度数据计算出温度胁迫因子、水分胁迫因子；叶绿素荧光反演GPP模型反演运算出植被总初级生产力GPP。