基于高光譜遙感圖像的植被光譜特征分析及含水量反演.pdf

1、高光譜遙感技術(shù)在近20年來取得了顯著地進(jìn)步，超高的光譜分辨率使得如何從地物目標(biāo)或場(chǎng)景的光譜中提取出關(guān)鍵信息以及更加精確的定量化分析成為高光譜圖像的突出應(yīng)用特點(diǎn)，也是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。由于空間分辨率、時(shí)間分辨率以及光譜分辨率的飛速提升，高光譜遙感中所包含的地物信息也隨之增長(zhǎng)，這使得高光譜圖像可以解決原本在全色/多光譜遙感圖像中無法解決的問題。本文將以植被為例，從高光譜的光譜特征入手，分析與植被生化信息相關(guān)的光譜特征；借助光譜特征的提取以及

2、特征的參量化表達(dá)，對(duì)植被生化信息之一的含水量進(jìn)行反演和評(píng)價(jià)分析；最終將該方法應(yīng)用到高光譜遙感數(shù)據(jù)中，得到高光譜成像數(shù)據(jù)中植被部分的含水量制圖。具體的研究?jī)?nèi)容如下：
　　首先，從植被光譜特性出發(fā)，利用植被輻射傳輸模型PROSAIL（PROSPECT+SAIL）模擬不同理化狀態(tài)下的植被光譜，分析了在400~2500nm波段范圍內(nèi)的光譜對(duì)植被生化參數(shù)變化的敏感度。通過定性和定量的度量方法，說明在不同生化物質(zhì)濃度下植被光譜的變化趨勢(shì)和受影

3、響程度，從而得到與含水量相關(guān)性最高的波段范圍，進(jìn)而提出一種新的光譜特征提取方法——雙倒高斯模型，該模型能夠很好地表達(dá)植被光譜的吸收特征，適用于植被相關(guān)光譜特征的提取。該部分的理論研究與模型的建立為下一步植被含水量反演奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。
　　其次，對(duì)經(jīng)典植被含水量反演方法進(jìn)行了學(xué)習(xí)和研究，包括多元統(tǒng)計(jì)分析方法、基于光譜特征的方法以及物理模型的方法。利用經(jīng)典方法反演的思想，同時(shí)結(jié)合雙倒高斯模型，得到新的植被含水量反演方法。為了驗(yàn)證

4、新方法的有效性與正確性，利用原有數(shù)據(jù)庫的同時(shí)設(shè)計(jì)了相關(guān)的地面實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法可以很好地對(duì)植被含水量進(jìn)行定量化反演，并建立起診斷性光譜特征與植被含水量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。該部分為后續(xù)的遙感應(yīng)用提供了技術(shù)支持。
　　最后，論文在分析了高光譜遙感數(shù)據(jù)與地面測(cè)量的光譜數(shù)據(jù)差異的基礎(chǔ)上，針對(duì)高光譜遙感數(shù)據(jù)中光譜的特性，模擬驗(yàn)證了雙倒高斯模型的植被含水量反演方法的可移植性以及魯棒性。最終針對(duì)高光譜遙感數(shù)據(jù)中的植被部分，利用上述提出的植被含水量