基于先验知识的非均质像元的LAI地面采样方法研究

摘要

叶面积指数(LAI)的地面验证是LAI反演方法研究及LAI产品验证的重要部分。近年来，国际上在全球主要大洲开展了多个针对主要植被类型的大型观测项目，提出并逐渐完善了基于基本采样单元(Elementary Sampling Units，ESU)的二级采样(Two-stage)策略，形成均匀地表至不均匀地表、高分辨率至中低分辨率的逐级验证策略。二级采样策略在广泛应用的同时，如何针对非均质地表布设ESU并没有一个有效的方法，尤其是针对非均匀的中低分辨率混合像元验证时，ESU的布设方案结果将直接影响验证结果。本研究重点针对非均质的中低分辨率像元的验证中如何布设ESU的问题，提出了基于先验知识的ESU布设方法，并使用不同均匀程度的地表作为模拟场，分析对比方法的精度及稳定性。结果显示，本文提出的采样方法用NDVI先验知识来表示亚像元信息，在草地、森林地区的试验中，精度与稳定性均远远优于传统的随机采样、均匀采样、基于分类图的采样三种采样方法，且精度与稳定性均随采样点数目的增加而稳步提高，在采样点数目为64时，在三类研究地区的最大偏差分别为0.12,0.02,0.16，能基本满足LAI地面验证的精度要求。基于此分析结果，本文提出的采样方法为大尺度非均质区域像元LAI真值获取提供了一种有效的高精度获取地面真值的方法，为LAI地面验证的采样方案设计提供了一种新的思路。