基于C波段雷達(dá)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(jí)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(jì)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(dá)到2963萬公頃。因此水稻在保障中國糧食安全和社會(huì)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(shí)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(jí)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(cè)方面的應(yīng)用。因此，能夠穿透云層，具有全天時(shí)、全天候?qū)Φ赜^測(cè)的星載雷達(dá)成為植被遙感監(jiān)測(cè)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(cè)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(cè)的實(shí)驗(yàn)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(yàn)和理論反演模型并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析與驗(yàn)證。
　　(1)對(duì)RADARSAT-2遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，通過分析水稻生長期中地物多波段、多時(shí)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(shí)相的數(shù)據(jù)對(duì)地物進(jìn)行分類，將除水稻外的地物類型進(jìn)行合并，最終提取出水稻的種植面積。結(jié)合實(shí)地考察、試驗(yàn)點(diǎn)、相近地物以及采集的控制點(diǎn)等坐標(biāo)信息對(duì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)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(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行地面觀測(cè)所獲取的水稻的FPAR數(shù)據(jù)與雷達(dá)遙感數(shù)據(jù)，建立統(tǒng)計(jì)關(guān)系，構(gòu)建水稻FPAR經(jīng)驗(yàn)反演模型。選取三個(gè)不同時(shí)相的Radarsat-2影像，提取試驗(yàn)點(diǎn)極化方式的后向散射系數(shù)及其比值，并將其與實(shí)測(cè)的FPAR進(jìn)行擬合。最后，對(duì)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，σ0VV/σ0VH與實(shí)測(cè)的FPAR之間具有很好的關(guān)系，決定系數(shù)R2達(dá)到0.713。
　　(3)以野外

5、實(shí)驗(yàn)獲取水稻生產(chǎn)期內(nèi)各個(gè)時(shí)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(jìn)后的MIMICS(Michigan Microwave Canopy Scattering)模型和基于MIMICS模型的半經(jīng)驗(yàn)半理論模型，對(duì)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)水稻C波段雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬。對(duì)模擬的各實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的后向散射系數(shù)與實(shí)測(cè)的FPAR進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)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(dá)到0.814和0.64。

6、
　　(4)基于C波段雷達(dá)遙感數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)FPAR的擬合度分析證明，利用整個(gè)生長期的雷達(dá)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(duì)雷達(dá)信號(hào)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(dá)遙感數(shù)據(jù)能很好的反演這個(gè)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(gè)階段無法單獨(dú)用C波段雷達(dá)