方圣辉,汪 琳,周 颖,杨 光,王 东

(武汉大学遥感信息工程学院,湖北 武汉 430079)

1 引 言

植被冠层的辐射散射特性研究是植被定量遥感的基础[1]。通过对地表目标多个方向观察,研究电磁波与植被的相互作用过程,获取其双向反射率分布函数(Bi-directional reflectance distribution function,BRDF)[2],构建不同波段的辐射散射模型,可以推导地表参数[3]。SAIL模型是目前应用最广泛、理论最完善的多角度辐射传输模型[4-5],国内外众多学者已经利用它反演地表生物参量并取得了一定的成果[6-8]。结构参数,包括叶倾角分布函数(Probability Density Function,PDF)和叶面积指数(Leaf Area Index,LAI),作为SAIL模型中敏感性较高的输入参数[9-11],其准确性直接决定了模型的反演精度[12]。然而由于叶倾角参数复杂并且难以准确获取的特性,在实际应用中往往直接选取先验参数[13],增加了结果的不确定性。激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)由于具有快速、无损地测量植被的表型特征的优势,被广泛用于树木、农作物和森林的结构参数获取上[14]。已有研究证明,三维数字植物与真实植物的物理尺寸、形状和外观都有着极高的一致性[15-16]。

本文通过三维激光扫描获取了高精度的典型植株点云,并建立冠层三维模型,针对SAIL模型中结构参数的设定可能存在的不确定性提出改进,使用三维模型计算得到的准确的叶倾角分布,替换平均叶倾角代入椭球分布函数中模拟的叶倾角分布,避开中间计算过程产生的误差。为了验证改进方法的适用性,本文分析了改进前后的多角度光谱反射率的变化情况,并与实测光谱进行了对比。……