植被遥感粗略总结

GPP，NPP，NEP，NEEGrossPrimaryProduction（GPP）isthetotalamountofCO2thatisfixedbytheplantinphotosynthesis.Respiration,R,Rp=RespirationbyPlantsRh=RespirationbyHeterotrophsRd=RespirationbyDecomposers(themicrobes)NetPrimaryProduction(NPP)isthenetamountofprimaryproductionafterthecostsofplantrespirationareincluded.Therefore,NPP=GPP–Rp净初级生产力（NPP）净初级生产力（NPP）则是由光合作用所产生的有机质总量中扣除自养呼吸后的剩余部分。净初级生产力=总初级生产力-自养呼吸消耗NetEcosystemProduction(NEP)isthenetamountofprimaryproductionafterthecostsofrespirationbyplants,hetertrophs,anddecomposersareallincluded.Therefore,NEP=GPP-(Rp+Rh+Rd)NEP(netecosystemproductivity)净生态系统生产力：指净第一生产力中再减去异养呼吸所消耗的光合产物碳通过陆地生态系统循环。NEP=NPP-异养呼吸netecosystemexchange(NEE)=-NEPGPP(grossprimaryproductivity)总初级生产力.单位时间内生物通过光合作用途径所固定的光合产物量或有机碳总量,又称总第一性生产力或总生态系统生产力(GEP),是生态系统C循环的基础.NPP(netprimaryproductivity)净初级生产力植物光合作用所固定的光合产物中扣除植物自身的呼吸消耗部分,也称第一性生产力NPP=GPP-植物自养呼吸NEP(netecosystemproductivity)净生态系统生产力指净第一生产力中再减去异养呼吸所消耗的光合产物NEP=NPP-异养呼吸NEE(netecosystemexchange)净生态系统碳交换量陆地与大气系统间的CO2通量与生态系统的GPP,NPP,NEP,NBP,在某些假定条件下所观测的CO2通量与其中的某个概念是一致的.一般与NEP相同,当植被相当繁茂,土壤呼吸相对较小时,可以近似看作为生态系统的NPP.RP=呼吸的植物RH=呼吸异养生物的RD=呼吸的分解者（微生物）第二章双向反射率分布函数（BRDF）的物理意义是：来自方向地表辐照度的微增量与其所引起的方向上反射辐射亮度增量之间的比值。双向反射率因子(Bi-directionalReflectanceFactor,BRF)定义：在相同的辐照度条件下，地物向(θ，φ)方向的反射辐射亮度与一个理想的漫反射体在该方向上的反射辐射亮度之比值，称为双向反射率因子R：反射率（Reflectance）定义为物体表面反射能量与到达物体表面入射能量的比值。光谱反射率（SpectralReflectance）为某个特定波长间隔下测定的物体反射率，连续波长测定的物体反射率曲线构成反射率波谱（ReflectanceSpectrum）。野外地物方向反射率波谱测定注意事项：方向－方向反射率波谱：入射能量照明方式为平行直射光，没有或可以忽略散射光；波谱测定仪器仅测定某个特定方向的反射能量。地物双向反射特性主要就是研究方向－方向反射率波谱。晴天条件下，以太阳光为照明光源，利用野外便携式地物光谱仪测定的地物反射率波谱就可以近似为方向－方向反射率波谱。方向－方向反射率的定义BRDF基本一致。方向反射率波谱数据依赖于波谱测定条件，如直射/散射光比例、直射光方向、观测方向、地物尺度效应及观测对象个体和群体特点等，野外地物波谱测定时不仅需要准确记录和获取这些属性数据，还要尽量不破坏现场条件，包括成像条件和观测对象。在波谱测定时需要考虑：尽可能避免试验人员和仪器对太阳入射光的影响：测量人员或仪器要面向太阳，不能阻挡太阳直射光；尽量减小测量人员或仪器相对于观测对象在上半空间的立体角，即减少测量人员和仪器设备阻挡的天空散射光；测量人员着深色装，测量仪器要涂黑或用深色物包括，降低测量人员/仪器与观察对象的交叉辐射影响。观测范围选取时要观测对象的尺度效益：避免瞎子摸象现象，以行播作物的冠层波谱测定为例，观测范围要覆盖3～5个行距。室内分析的取样对象要与观测对象保持一致：特别是植被地物，一是要保证取样范围与波谱测定范围一致，另外要考虑植被的呼吸和光合作用对生理生化指标的影响，尽可能地保证室内分析时植物样品的生理生化状态与波谱测定时一致。测定天空散射光信息：明确直射光和散射光对入射能量的贡献。参考板和观测对象的反射波谱测定要同步：由于野外条件的气象条件的瞬变特性，特别是风、云对太阳入射能量的影响，要尽可能保证参考板和观测对象的波谱测定的同步，避免天气变化造成的反射率波谱数据误差。记录现场天气条件和观测对象的详细描述，并辅以现场照片。TOA辐亮度光谱、辐照度光谱TOC辐亮度光谱、辐照度光谱？BRDF、BRF、Reflectance的定义与区别？答：1）BRDF双向反射率分布函数定义：波长为λ，空间具有δ分布函数的入射辐射，从(θ0，φ0)方向，以辐射亮度L0(θ0，φ0，λ)投射向点目标，造成该点目标的辐照度增量为dE(θ0，φ0，λ)=L0(θ0，φ0，λ)cosθ0dΩ。传感器从方向(θ，φ)观察目标物，接收到来自目标物对外来辐射dE的反射辐射，其亮度值为dL(θ，φ，λ)。f=dL(θ,ϕ,λ)dE(θ0,ϕ0,λ)物理意义：来自方向地表辐照度的微增量与其所引起的方向上反射辐射亮度增量之间的比值。特点：与辐射环境无关，它仅与该地物的反射辐射特性有关，并且具有的(Sr)-1因次。它是θ0，φ0，θ，φ，λ五个自变量的函数，在2π空间中无论是入射还是反射均有无穷多个方向。2）BRF定义：在相同的辐照度条件下，地物向(θ，φ)方向的反射辐射亮度与一个理想的漫反射体在该方向上的反射辐射亮度之比值，称为双向反射率因子R：R=dLT(θ,ϕ,λ)dLP(θ,ϕ,λ)特点：在给出BRF的定义时，并没有对辐射环境作任何限定，严格讲R值不仅取决于目标物的非朗伯体特性，而且还与辐射环境有关。因此它并不是一个理想的描述地物非朗伯体特性的物理量。3）Reflectance定义：通常用符号ρ表示为物体反射能量与入射能量的比值。特点：在某些问题中我们并不需要知道辐射亮度值及其空间分布，而只需要知道辐射通量密度值，通过总的能量更宏观来衡量而不涉及具体的方向问题。大气矫正方法：l绝对大气校正方法：将遥感图像的DN(DigitalNumber)值转换为地表反射率、地表辐射率、地表温度等的方法。l相对大气校正方法：校正后得到的图像，相同的DN值表示相同的地物反射率，其结果不考虑地物的实际反射率。第三章植被遥感模型类型及所需参数PROSPECT模型：综上所述，最终使用的PROSPECT模型含有四个参数N－叶肉结构参数Cab－叶绿素浓度Cw－叶片含水量Cm－干物质浓度输出：叶片反射率和透过率（400-2500nm，5nm间隔）连续型冠层模型PROSAIL耦合模型SAIL模型假设冠层具有如下性质：冠层水平且无限延伸。冠层组分只考虑叶片，而且叶片是小而水平的。冠层是各向同性的几何光学模型（GO模型）在计算其中的四个分量(光照植被、土壤、阴影植被土壤)时，一般假设所研究的像元比单棵树冠大，但是比森林面积小，并且树冠在像元内随机分布。因此该模型可以很好的模拟稀疏植冠的情况，但是对于密集的，有重叠的植冠则不太适用。辐射传输和几何光学这两种不同的建模方式分别描述了地物反射特征在不同尺度上的形成机理，因此，观测对象和观测尺度的不同是产生多种多样的植被模型的根本原因。四尺度模型(ChenandLeblanc,1996;Leblancetal.,1999)即是在几何光学模型基础上改进的植被模型，它考虑了四种不同尺度上的冠层几何结构：(1)在大于树冠尺度上，考虑树冠群落分布特征对BRDF的作用；(2)在树冠尺度上，考虑树冠形态对BRDF的影响；(3)在小于树冠尺度上，考虑树冠内分枝分布结构对BRDF的影响；(4)在冠层内部，考虑针叶林的“针”和阔叶林的“叶”的分布特征。第四章遥感数据与产品的尺度效应和真实性检验真实性检验要考虑模型的适用性；真实性检验的基础是定量化遥感处理处理；真实性检验要考虑时间同步性，特别是辐射量；基于高分辨率尺度效应研究是理解尺度效应的基础。遥感数据产品真实性检验:对遥感数据的辐射精度和几何精度进行检验遥感反演产品真实性检验：对遥感反演产品进行检验遥感应用产品真实性检验：对遥感应用产品进行检验真实性检验误差来源地表变量和遥感观测之间的关系是隐含的，因此遥感是非直接观测量，而这种隐含关系的相关性程度直接是不确定性的来源。地面观测只能得到所测量对象在观测时刻和所代表的空间上的“真值”，将其转换到其他时空单元时，则存在较大的时空代表性误差；遥感正向模型的不确定性主要来自于模型对于真实场景的近似程度以及应对不同尺度内参数的空间异质性的能力。遥感参数反演变量永远多于观测值，是病态反演，因此需要发展新的反演策略，否则就无法从内蕴了异质性的原始观测中得到像元尺度上地表参数或变量的代表性值异质性和非线性尺度效应订正：定义：同一区域、同一时间、同样遥感模型、同类遥感数据、同等成像条件，只是分辨率不同导致的遥感反演地表参量不一致，且这种地表参量属于存在物理真值的可标度量，这种现象称为遥感产品尺度效应。由于地球表面空间作为一个巨系统的复杂性，在某一尺度上人们观察到的性质、总结出的原理或规律，在另一尺度上可能有效、可能相似，也可能需要修正。加之遥感观测信息多空间分辨率并有的特点，从定量遥感出发的地学描述必然存在多尺度的问题(李小文,2002,2005&2013)。1、地学中的遥感尺度效应学科分类上，遥感属于地理学，这次会议加深了我对地学中的遥感尺度效应的认识。我在尺度效应方面的工作较浮浅，更多是从遥感辐射传输、反演角度去认识遥感的尺度效应问题。通过这次会议，认识到地学中的尺度效应也是遥感学科的尺度效应，地学中的尺度效应问题，并没有因为空间统计、抽样等成熟方法的应用而得到解决，遥感实验、建模、反演、应用等环节依然面临地学中的尺度效应问题。遥感学科从事尺度效应研究，不能自话自说，要回答行业、应用中的“尺度”问题。2、“点—面扩展”是遥感的重要优势，尺度问题伴随遥感研究的全过程。遥感尺度问题具体包括：（1）遥感尺度效应遥感建模的尺度效应问题，从辐射传输建模角度，要解决微观组分-个体-群体-景观的遥感建模问题。遥感产品的尺度效应问题。不同遥感产品，只要遥感观测分辨率存在差异，遥感产品结果就可能你不一致，这种遥感产品尺度效应的根源是遥感模型非线性和地表空间异质性普遍存在。遥感应用中的尺度效应问题。不同遥感应用需求，需要的遥感观测指标体系、时空分辨率是不一样的。（2）特征尺度问题地理现象中的特征尺度问题同样也是遥感基础的特征尺度问题。但除了地理特征尺度之外，遥感在电磁波辐射传输过程和反射率基本定义等因素，还有其自身的特征尺度。从线性混合像元与非线性混合像元角度，可以得到遥感本身的特征尺度，以植被为例，冠层尺度就是一个基本的遥感尺度。从光的辐射传输角度，可以将混合像元划分为线性混合和非线性混合。线性混合表示各亚像元之间的不存在交叉辐射或交叉辐射能相互抵消。非线性混合表示各亚像元之间存在交叉辐射且不能相互抵消，如相互遮挡现象。对于线性混合问题，尺度效应表现为不同分辨率观测的物理量不一致；对于非线性混合问题，尺度问题往往表现为遥感产品模型算法不适用的问题。以植被为例，遥感冠层尺度就是线性混合的最高分辨率单元。对于山区坡地的混合像元问题，从光的辐射传输角度，线性与非线性混合