基于MODIS和地物光谱的植被水分定量遥感研究——以大兴安岭林区为例

摘要

水分在作物生命活动中起着极大的作用，水分是控制作物光合作用和最终产量的主要因素之一。植被水分含量的定量遥感研究，对于森林火灾监测、作物旱情监测和生态安全评价诸方面具有重要的研究价值。 随着卫星技术和传感器技术的不断进步，遥感机理研究的逐步深入，遥感反演植被水的理论和方法也有了不断的发展。本研究利用大兴安岭林区落叶松叶片相对含水量实测数据，结合MODIS遥感数据产品，建立了植被指数与叶片相对含水量之间的经验模型。利用PROSAIL叶片冠层耦合的辐射传输模型，结合MODIS叶面积指数产品对叶片等效水厚度进行了估计，在此基础上构建其遥感反演模型。 主要研究结论包括： 1)通过对样点相对含水量与植被指数的相关性分析发现叶片相对含水量与VIgreen、VARI、NDWI和NDII6相关性较强，与EVI和NDVI不相关。并且VIgreen、VARI和NDII6之间存在较强的相关性。 2)建立了叶片相对含水量与植被指数之间的回归模型，认为一元回归较好的模型是利用VIgreen、VARI和NDII6三种指数的第一主成分与叶片相对含水量之间的二次多项式回归模型，其判定系数(R2)为0.726；较好的二元回归模型是VARI和NDWI与叶片相对含水量之间的二元回归模型其调整复测定系数为0.763。 3)利用PROPSECT模型模拟不同生化参数组合下对应与MODIS1-7波段波谱范围内植被光谱反射率的变化，叶片等效水厚度主要对1240nm、1640nm、2130nm三种波长产生影响，结合SAIL模型对各样点的叶片等效水厚度值进行估计，通过与植被指数建立回归模型，认为叶片等效水厚度与NDWI之间存在较强的指数函数关系。 4)对叶片相对含水量与叶片等效水厚度之间的关系进行了定性分析，认为两者之间存在较强的相关性，但函数关系不明显。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1植被水分研究的目的和意义

1.2遥感反演植被水分的必要性

1.3植被水分监测国内外研究进展

1.3.1基于雷达数据的介电常数法

1.3.2基于多光谱数据的植被指数法

1.3.3基于叶绿素的植被指数法

1.3.4基于植被状态的植被指数法

1.3.5直接反演植被水分的植被指数法

1.3.6基于辐射传输模型的物理模型

1.4本论文研究内容和技术路线

1.4.1研究内容

1.4.2技术路线

第二章试验数据获取与MODIS数据处理

2.1研究区概况

2.1.1 地理状况

2.1.2地形地貌

2.2试验设计

2.3测定项目及方法

2.3.1 叶片鲜重

2.3.2 叶片干重

2.4植被水分参数表征方法

2.5 MODIS遥感数据概述

2.6 MODIS标准数据产品

2.6.1 MODIS标准数据产品概述

2.6.2 MODIS数据产品的等级依赖关系

2.7遥感影像的收集

2.8遥感影像预处理

2.8.1 坐标系转换及真值计算

2.8.2掩膜处理

第三章基于野外实测的叶片相对含水量遥感数据反演

3.1叶片相对含水量数据

3.2叶片相对含水量反演模型的建立

3.2.1 叶片相对含水量同植被指数间相关性分析

3.2.2叶片相对含水量与植被指数一元线性回归模型

3.2.3 叶片相对含水量与植被指数的二次多项式回归模型

3.2.4叶片相对含水量与植被指数的二元线性回归模型

3.2.5模型应用及制图

3.3本章小结

第四章统计方法和辐射传输模型结合MODIS遥感数据反演叶片等效水厚度

4.1模型介绍

4.1.1 PROSPECT模型简介

4.1.2 SAIL模型简介

4.2模型的应用

4.2.1 不同生化参数对植被光谱反射率的影响

4.2.2利用MODIS叶面积指数产品和SAIL模型反演叶片等效水厚度

4.3叶片等效水厚度遥感反演模型的建立

4.3.1 叶片等效水厚度与植被指数的相关性分析

4.3.2 叶片等效水厚度反演模型

4.3.3模型应用及制图

4.4叶片相对含水量与叶片等效水厚度的关系分析

4.5本章小结

结 论

1.主要结论

2.存在的不足及展望

参考文献：

攻读学位期间取得的研究成果

致谢