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基於TM的遙感數據的葉面積指數估算解決方案

2024-01-08科學

1.背景與技術路線

葉面積指數是重要的植被結構參數,反演葉面積指數是植被遙感的重要研究內容之一,其影響生態系的物質和能量迴圈,成為作物生長、路面過程、水文和生態等模型的輸入參數或狀態變量。今年來,對也銘記指數的反演已經成為一個熱點的話題,對其長期的監測產品的需求已經是一個不得不面對的問題。

內蒙古自治區位於中華人民共和國的北部邊疆,由東北向西南斜伸,呈 狹長形,生態系較為復雜多樣,其葉面積指數存在著很大的時空變異性,獲得可靠的葉面積指數資料,對於研究區域的氣候變遷與人類活動的響應具有非常重要的意義。葉面積指數獲取技術路線如下圖:

圖 1 葉面積指數獲取技術路線

2.模型執行

2.1 數據準備

模型輸入數據為 TM 數據與地面驗證數據。基於 30m 分辨率的 TM 影像數據進行植被指數的反演與遙感解譯地面土地利用類別,兩種數據相結合的數據方法。

2.2 數據預處理

TM 遙感影像數據進行標準化處理和產品生成,所以首要工作是做幾何精校正、輻射定標、大氣校正、數據的拼接、數據的裁切,然後進行投影變換等以及產品標準化、通用化方面的處理過程,為最後專題產品數據集套用分析奠定基礎。

遙感解譯、 數據為以遙感影像電腦螢幕人機互動直接判讀為核心的方法,同時采用基於遙感監測的土地利用/土地覆被分類系統,保證了遙感人工解譯後分類的準確性。

2.3 模型執行

葉面積指數的反演通常采用經驗法,然而經驗法存在方法適用性不強,對於植被覆蓋復雜的地區精度會受到影響,所以要將參數本地化,來保障精度,精度評價指標為均方根(RMSE)和估算精度(EA) ,評估計算公式如下:

3.模型驗證與校正

模型執行結果透過文獻資料以及結合地面驗證數據,進行參數驗證與校正,使模型進一步適合內蒙古地區。下圖為經過模型驗證與校正後的內蒙古地區葉面積指數成果圖,如圖所示:

圖2 內蒙古地區七月葉面積指數成果圖

4.模擬和結果分析

用 2000~2010 年 TM 數據,及遙感反演的參數,獲得葉面積指數進行結果分析。主要用於分析:

a) 2000-2010 年植被退化/恢復情況

b) 2000-2010 年城市綠度

c) 2000-2010 年農作物的動態監測

d) 2000-2010 年氣候的變化