[发明专利]一种实用的叶面积指数遥感反演方法

摘要

一种实用的叶面积指数遥感反演方法，它基于几何光学模型模拟建立查找表，由此建立LAI反演模型，结合可变端元光谱混合模型，最终得到LAI反演结果。该方法完全基于遥感图像本身，不需要野外实测LAI数据，降低了LAI反演成本，且计算简便，是一种实用性强的LAI遥感反演方法。

主权项

一种实用的叶面积指数遥感反演方法，它包括具体步骤如下：步骤一、对遥感图像做辐射定标，将图像DN值转换为辐射亮度，具体为：Lλ=LMAXλ-LMINλQCALmax-QCALmin×(DN-QCALmin)+LMINλ]]>Lλ为定标后的光谱辐射亮度，单位为w/(m2·μm·sr)；DN为遥感图像存储值，LMAXλ和LMINλ分别是波段λ的最大和最小光谱辐射亮度，单位为w/(m2·μm·sr)；QCALmax和QCALmin分别是波段λ像元可以取得的最大和最小DN值，后四个量可以从遥感图像头文件获取；步骤二、将经过辐射定标后的辐射亮度图像利用6S辐射传输模型进行大气校正，获取地表反射率；步骤三、几何光学模型的简化表达形式为：ρ＝KCρC+KGρG+KSρS其中，ρ为植被冠层反射率，KC为混合像元中光照树冠的面积比例，ρC为光照树冠的反射率；KG为混合像元中光照背景的面积比例，ρG为光照背景的反射率；KS为混合像元中阴影的面积比例，ρS为阴影的反射率，KC+KG+KS＝1；根据待处理的遥感图像数据的成像条件与森林类型特点确定几何光学模型中的输入参数；ρC、ρG和ρS可以由遥感图像选取训练区利用PPI纯净像元指数获得；步骤四、运转几何光学模型进行模拟，根据不同的参数组合建立查找表，本发明选取三个可变参数建立查找表，这三个可变参数分别是叶面积指数LAI(0‑10)、混合像元中光照树冠的面积比例KC(0‑1)、混合像元中光照背景的面积比例KG(0‑1)，参数后面括号中的数值表示该参数的取值范围，在利用几何光学模型建立查找表时，LAI以0.2的步长共51个作为输入；KC以0.05的步长共21个作为输入，KG以0.05的步长共21个作为输入，这样总共有22491个参数组合；根据所建立的查找表可得到不同参数组合下的LAI‑KC、LAI‑KG、LAI‑KS的相关关系，比较三个参数与LAI之间的相关性，选取相关性最好的建立回归方程；相关性的评价指标采用决定系数(R2)，其表达式如下：R2=(Σ(X-X‾)(Y-Y‾)Σ(X-X‾)2Σ(Y-Y‾)2)2]]>其中，X表示LAI，Y表示KC、KG或者KS，决定系数越大，相关性越好；步骤五、利用可变端元光谱混合模型从步骤二获得的地表反射率图像中提取KC、KG和KS，可变端元光谱混合模型利用VIPER Tools软件实现；步骤六、利用步骤四建立的LAI反演回归方程，得到LAI反演结果。