[发明专利]基于多角度卫星观测数据的森林生物量反演方法

权利要求书

1.基于多角度卫星观测数据的森林生物量反演方法，其特征在于：包括以下步骤；

步骤S10：利用半变异函数选择出森林覆盖且均质的中等分辨率成像光谱仪-MODIS像元；

步骤S11：基于一种热点校正的核驱动模型重构均质MODIS像元在热点观测方向的反射率；

步骤S12：基于最小二乘回归法建立森林覆盖且均质MODIS像元在近红外波段的热点反射率与地面实测森林地上生物量-AGB的数学关系模型，基于该关系模型开展相关森林类型的AGB预测。

2.根据权利要求1所述的基于多角度卫星观测数据的森林生物量反演方法，其特征在于：在步骤S10中，包括以下步骤，

步骤S101：MODIS像元均质性的评价基于地统计学中的半变异函数实现，选择晴空条件下的陆地卫星地表反照率产品作为半变异函数的输入参数，当基于半变异函数计算的基台值小于5.0e-04时，相关MODIS像元为均质像元，即像元被森林均匀覆盖；

半变异函数的数学表达如下

其中，γ_E(h)代表Landsat地表反照率半变异函数估计值，z_xi代表在位置xi处的Landsat地表反照率像元值，z_xi+h代表距离像元xi为h时的Landsat地表反照率像元值，N(h)为所有间距为h的有效像元对数目，采样步长h设置为50m；

步骤S102：以步骤S101计算得到的半变异函数估计值γ(h)为输入，利用球状模型拟合半方差函数，计算获取基台值，球状模型的具体计算公式如下所示：

其中，C₀+C为基台值，通过设置变程a，并结合输入的半变异函数估计值γ(h)即可计算获得基台值；变程a设置为500m。

3.根据权利要求1所述的基于多角度卫星观测数据的森林生物量反演方法，其特征在于：步骤S11中，基于核驱动模型计算MODIS在近红外波段的热点观测方向反射率的具体过程如下：

核驱动模型的通用表达为

其中，是Λ波段的方向反射率，涉及波段为近红外波段，f_iso、f_vol和f_geo是核驱动模型中决定BRDF形状的三个参数，具体表示了同性散射、体散射和几何光学散射所占方向反射率的权重；这三个参数由MODIS官方产品MCD43A1参数产品提供，K_geo和K_vol分别是体散射核和几何光学核，二者均关于太阳和观测方向的角度函数，描述了太阳天顶角为θ，观测天顶角为相对方位角为时，植被冠层内部的散射现象，包括了多次散射和单次散射，K_geo和K_vol的数学表达公式如下所示：

其中，是热点函数，C₁和C₂分别指热点高度和宽度，对于近红外波段，C₁＝0.6，C₂＝3.3°；ξ为太阳光入射方向和观测方向的夹角，其计算公式如下所示：

热点观测方向反射率的几何配置参数为θ＝45°，

4.根据权利要求1所述的基于多角度卫星观测数据的森林生物量反演方法，其特征在于：在步骤S12中，以步骤S11计算获取的MODIS在近红外波段的热点观测方向反射率和步骤S12提供的MODIS像元内的地面观测AGB数据作为输入，采用最小二乘回归法，得到一个关于AGB和MODIS热点观测之间的一元线性回归关系公式：

Y＝AX+B (8)

其中，Y为输出的AGB，X为输入的MODIS在近红外波段的热点方向反射率，A和B分别为基于最小二乘法拟合获得的系数和常数项。