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基于多光谱影像的长江口典型盐沼植被参数遥感定量反演

孟蕾  
【摘要】:遥感定量反演植被的理化参量对于监测植被生长状况、生态系统功能,以及全球碳氮循环过程都具有重要意义。然而,目前植被理化参数遥感定量反演大多应用于陆地生态系统的研究,而对滨海湿地生态系统的研究较少。本研究通过SCOPE(Soil-Canopy-Observation of Photochemistry and Energy fluxes)辐射传输与能量平衡耦合模型,基于Landsat-8、Sentinel-2A和Rapid Eye多光谱卫星图像,定量反演了滨海盐沼植被的叶面积指数(LAI)、叶绿素含量(C_(ab))和光合有效辐射吸收系数(f PAR)等关键理化参数的空间分布格局,并且通过同时间段的真实测量值对反演结果进行了真实性检验,分析了不同空间分辨率、波段设置的多光谱遥感影像对于反演结果精度的影响,在此基础上讨论了滨海湿地特有的潮汐活动对于湿地植被反演结果的影响。结果表明,通过Rapid Eye影像反演的LAI和C_(ab)结果明显优于Landsat-8和Sentinel-2A的反演结果,它具有更高的拟合优度(R~2=0.539和R~2=0.488),以及更低的标准均方根误差(NRMSE=0.32和NRMSE=0.28)。在没有红边波段的情况下,通过Rapid Eye影像反演的LAI和C_(ab)比有红边波段的反演结果要差,真实值与模拟值的R~2分别下降了27.83%和5.33%,而NRMSE分别增加了3.13%和46.43%,这充分说明了红边波段在遥感定量反演植被理化参量的研究中有重要作用。由于滨海湿地的潮汐淹水活动导致了Sentinel-2A的反演结果较差,通过剔除潮沟附近或低洼区采样点的比对结果后,发现C_(ab)反演的精度得到了显著提高,说明在多光谱图像中,潮汐淹水对于滨海盐沼植被参数定量反演有显著的影响。另外,研究发现,通过Rapid Eye遥感影像反演的f PAR空间分布格局与总初级生产力的空间格局是一致的,这也从侧面验证了本研究方法的可行性。本研究可以为同类卫星影像应用于滨海盐沼湿地植被理化参量反演提供参考,为大尺度、精细化的湿地植被理化参量反演奠定基础,将为滨海盐沼湿地生态系统功能的评估提供技术支持。


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