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植被生化组分和植被指数高光谱测量

发表时间:2020-03-25 15:59:38点击:32

来源:北京博普特科技有限公司

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陆地表面的70%为植被所覆盖,植被是陆地生态系统的基本组成成分。植物体内所含的叶绿素、水分、蛋白质、木质素和纤维素等组分以及碳、氮、氢等微量元素统称为植被生化组分。这些组分的含量和构成,能直接或间接影响并制约着生态系统中与人类生存息息相关的许多重要生态、生理过程。高光谱遥感作为目前研究的前沿和热点,除具备常规遥感大面积、适时监测和非破坏性等优点外,还具有常规遥感所不具备的优势:具有10~(-2)λ数量级范围内的光谱分辨率。因此通过其精细光谱特征在提取植被生化组分的研究中表现出明显优势并越来越受到关注。利用高光谱遥感数据实现对植被生化组分的快速实时监测,是生态学、农学、全球变化研究以及粮食估产、精细农业等应用行业的迫切需求。

辐射和地表结构之间的相互作用有一个基本的性质,那就是遥感观测视场中观测到的辐射会随着光源与观测者之间几何位置关系的变化而变化。这种变化依赖于地表类型及其结构,所以有效地分析这种变化可以为通过遥感监测制图和监测地表结构提供一种方法和手段。在光照和观测几何位置发生变化时,就会产生热点效应。当沿着太阳方向观测时看不到阴影,整个视场都是亮的,这时观测到的辐射达到最大,在双向反射率曲线上出现一个峰值,这就是“热点”。“热点”效应的强度和性质随着观测和光照位置改变,可以提供冠层结构的重要信息。

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最早在植被双向反射研究中考虑“热点”效应的是Suits,虽然他引入的订正公式是经验性的。Gerstl等提出了一个模拟作物群体“热点“效应的线性模式,并用“热点”区域的光谱资料进行作物类型鉴别。

目前国内外研究学者针对热点效应的研究甚少,而且都是基于地面尺度,也就是基于地物光谱仪,利用量角器根据不同的角度利用地物光谱仪探头获取地物的光谱信息,从而根据不同的角度信息反演出地物叶子大小和形状、树冠大小,以及低叶面积指数的冠层高度等冠层结构参数。然而却没有研究者利用无人机平台,搭载成像高光谱仪,根据云台转动不同的角度,从而获取不同角度的地物信息,并根据太阳高度角调整成像光谱仪角度,快速获取地物的成像光谱信息,通过成像,更能准确地分析植物冠层的热点效应。

北京博普特代理的无人机表型测量平台,除了搭载多光谱成像模块,也可搭载世界最轻便的高光谱成像系统,对400-1000nm的植被指数进行测量。该系统的优势是可同时搭载多个成像平台,除了植被指数研究、植被生化组分研究,还可以用作森林、草地表型研究等。

 

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