森林冠层多角度高光谱观测系统的实现与分析

为了进一步理解遥感观测中地表目标物二向性反射特性产生的影响,增强定量反演植被结构和生理参数的能力, 以江西千烟洲通量站为基地建立了多角度高光谱观测系统。此系统主要由UniSpec-DC双通道光谱仪、Pan-Tilt Unit 可水平垂直旋转的云台、电脑、电力供应系统、软件控制系统,以及数据转换器等配件组成。获得的光谱数据经白板校正、暗电流校正、超量程数据插补、异常数据删除、缺失角度插补等预处理后可用于冠层反射率和植被指数的计算与定量分析。多角度高光谱观测系统观测的辐照度与通量观测的光合有效辐射(PAR)具有较好的一致性(R² = 0.961 4, P<0.001)。利用2013年7月观测得到的光谱和通量数据计算得到光化学反射指数(PRI)与光能利用率(LUE),二者表现出明显的对数关系(R² = 0.514 2, P<0.001)。分析认为,多角度高光谱遥感是定量研究森林生态系统的重要手段,也是进一步理解航空航天遥感与样地观测尺度问题的有效方法。     

基于MODIS反演的2000—2011年江西省植被叶面积指数时空变化特征

叶面积指数(LAI)是陆地植被的重要结构参数之一,是陆地生态系统生产力模型和气候、水文、生物地球化学等模型的关键输入参数。笔者基于MODIS-MOD09A1反射率数据,利用4-尺度几何光学模型反演了2000—2011年江西省植被LAI。结果表明:(1)江西省植被LAI呈现出明显的季节变化,1年中1—2月LAI值较低(最低为1月,平均值为0.85),3—4月随着植被生长,LAI值逐渐增大,到6—8月,LAI达到最大值,最大值为7月的4.8,约为最小月份平均值的5.6倍,9月以后,LAI值逐渐减少;(2)2000—2007年江西全省生长季LAI呈增加趋势,2008—2011年LAI平均值呈下降趋势,2000—2011年全省生长季LAI平均值呈下降趋势,平均下降0.048;(3)江西省不同植被类型的LAI值差异较大,2000—2011年间,各植被类型LAI平均值从大到小顺序为:常绿针叶林(5.67)、常绿阔叶林(4.57)、混交林(4.01)、落叶阔叶林(3.17)、农作物/自然植被混合(2.08)、高郁闭度灌木(1.92)、农作物(1.85)。2000—2011年江西全省植被LAI的平均值为3.60。     

2000～2010年中国森林叶面积指数时空变化特征

森林是重要的陆地生态系统,其叶面积指数(leaf area index,LAI)是决定该生态系统与大气之间物质和能量交换的关键参数.利用MOD09A1及MCD43A1数据和基于4尺度几何光学模型的反演算法,生成了中国森林2000～2010年每8天的500mLAI产品,并利用6个典型森林样区的LAI观测数据对该LAI产品进行了验证.在此基础上,分析了2000～2010年间我国森林LAI的时空分布特征及其与温度和降水之间关系.结果表明,利用MODIS数据反演生成的500mLAI产品具有可靠的质量,6个典型森林样区的验证精度达到70%以上;2000～2010年间,我国东北、华北、中南部地区森林LAI呈增加趋势,但在东南部和西南地区森林LAI呈下降趋势,主要原因是2008～2010年该地区的LAI明显下降.森林LAI年平均值与年平均气温在东北地区正相关,在西南地区负相关;在华北和中南部地区LAI年平均值与年降水量正相关.2001和2009年的异常气候导致我国秦岭和淮河以南地区的森林LAI明显低于常年,部分地区的LAI年平均值较正常年份下降1.0左右.