基于C波段雷達遙感數(shù)據(jù)的水稻FPAR反演.pdf

1、FPAR表示了植被冠層能量的吸收能力，是描述植被結(jié)構(gòu)以及與之相關(guān)的物質(zhì)與能量交換過程的基本生理變量，是作物生產(chǎn)模型、大氣模型、水循環(huán)模型、碳循環(huán)模型、生態(tài)模型、凈初級生產(chǎn)力模型等模型的重要陸地關(guān)鍵參量。水稻在世界許多地區(qū)種植，與數(shù)以百萬計人的生命息息相關(guān)。在中國，水稻種植面積占糧食種植總面積的18.7％，總面積達到2963萬公頃。因此水稻在保障中國糧食安全和社會穩(wěn)定上具有重要作用。在區(qū)域和全球尺度上，利用遙感技術(shù)準(zhǔn)確、及時反演水稻FPA

2、R以及其變化規(guī)律，可以為水稻的生長狀況、總初級生產(chǎn)力的估算和二氧化碳吸收等提供重要的參考數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。由于大部分水稻種植地區(qū)多云、多霧、多雨，很大程度上限制了光學(xué)遙感在水稻監(jiān)測方面的應(yīng)用。因此，能夠穿透云層，具有全天時、全天候?qū)Φ赜^測的星載雷達成為植被遙感監(jiān)測的重要工具之一，也為將來建立更加可靠、穩(wěn)定的植被遙感監(jiān)測體系提供了重要途徑。
　　本研究以RADARSAT-2遙感數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源，以成都平原為研究區(qū)域，結(jié)合野外觀測的實驗數(shù)

3、據(jù)等信息，提取研究區(qū)域內(nèi)水稻的種植面積、建立水稻FPAR經(jīng)驗和理論反演模型并對結(jié)果進行分析與驗證。
　　(1)對RADARSAT-2遙感數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，通過分析水稻生長期中地物多波段、多時相的后向散射特征和其他植被之間的差別，利用研究區(qū)域內(nèi)不同極化方式以及不同時相的數(shù)據(jù)對地物進行分類，將除水稻外的地物類型進行合并，最終提取出水稻的種植面積。結(jié)合實地考察、試驗點、相近地物以及采集的控制點等坐標(biāo)信息對結(jié)果進行驗證，結(jié)果表明水稻種植面積

4、的提取精度較好。
　　(2)根據(jù)2014年于水稻生長期內(nèi)在研究區(qū)域內(nèi)選取的30個實驗點進行地面觀測所獲取的水稻的FPAR數(shù)據(jù)與雷達遙感數(shù)據(jù)，建立統(tǒng)計關(guān)系，構(gòu)建水稻FPAR經(jīng)驗反演模型。選取三個不同時相的Radarsat-2影像，提取試驗點極化方式的后向散射系數(shù)及其比值，并將其與實測的FPAR進行擬合。最后，對結(jié)果進行對比分析，σ0VV/σ0VH與實測的FPAR之間具有很好的關(guān)系，決定系數(shù)R2達到0.713。
　　(3)以野外

5、實驗獲取水稻生產(chǎn)期內(nèi)各個時段的結(jié)構(gòu)參數(shù)數(shù)據(jù)為依據(jù)，利用植被冠層后向散射模型——改進后的MIMICS(Michigan Microwave Canopy Scattering)模型和基于MIMICS模型的半經(jīng)驗半理論模型，對實驗點水稻C波段雷達數(shù)據(jù)進行模擬。對模擬的各實驗點的后向散射系數(shù)與實測的FPAR進行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)兩個模型模擬的VV、VH極化的后向散射系數(shù)的比值與FPAR之間的關(guān)系都較好，決定系數(shù)R2分別達到0.814和0.64。

6、
　　(4)基于C波段雷達遙感數(shù)據(jù)與實測FPAR的擬合度分析證明，利用整個生長期的雷達遙感數(shù)據(jù)估算水稻FPAR是完全可行的，且反演效果較好。從水稻生長階段來看，水稻生長初期由于存在大量水面對雷達信號吸收的影響以及水稻矮小等原因，導(dǎo)致水稻FPAR反演效果較差；水稻生長中期幾何結(jié)構(gòu)特征十分明顯，水體的影響也較小，C波段雷達遙感數(shù)據(jù)能很好的反演這個階段的FPAR；水稻生長末期由于覆蓋度較高且有稻穗的影響，導(dǎo)致這個階段無法單獨用C波段雷達