冬小麦冠层光谱的方向性特征分析

《冬小麦冠层光谱的方向性特征分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、万方数据第30卷。第6期20l0年6月光谱学与光谱分析SpectroscopyandSpectralAnalysisV01．30，No．6，ppl600—1605June，2010冬小麦冠层光谱的方向性特征分析张雪红1’2，田庆久1，沈润平21．南京大学国际地球系统科学研究所，江苏南京2100932．南京信息工程大学遥感学院，江苏南京210044摘要二向性反射因入射和观测的角度变化而变化。合理选择遥感观测角度、太阳天顶角等为提高遥感应用精度提供叮能。通过采用各向异性因子和各向异性指数定量分析r冬小麦冠层窄波段二向性反射率及NDVI的方向性特征。分

2、析结果表明：主平面内二向性反射率的各向异性最强，垂直主平面最弱，其他平面介于前两者之间；可见光波段反射率随观测天顶角的敏感性大于近红外波段；反射率对太阳天顶角的敏感性随着观测犬顶角的增大而增大。前向NDVI整体上大于后向，且NDVI随着太阳天顶角的增大旱增大趋势。为了减少观测方式所带来的不确定性。应尽量选择近红外波段和小太阳天顶角，估算结构参数时应尽量选择主平面进行遥感观测，在利用NDVI估算生物物理参数时尽量远离“热点”区域。关键词敏感性；二向性反射率；主平面；观测天顶角；太阳天顶角；NDVI中图分类号：S127；0657．3文献标识码：ADO

3、I：10．3964／j．issrLlooO—0593(2010)06—1600-06引言二向性反射是自然界中物体表面反射的基本物理现象，植被冠层表面的二向性反射闪其冠层结构特征和植被背景特性的不同存在明显的各向异性特征[1]。对于植被冠层的二向性反射特性的分析，国外已开展r相应的观测。如20世纪80年代观测了多种农作物、草地及森林冠层的BRDFi2’3。，利用POl。DER航空测量了大百、裸土、棉花等的BRDF，发现r多角度反射率的“热点效应”和镜面反射等典型特征[4]，采用PARABOLA航李测量了栎树的BRDF，并比较了不同季节的不同太阳天顶

4、角和观测天顶角的反射率变化IS]；通过POLDER进行了多种森林类型的BRDF的航窄测量，并探讨r摹于多角度信息提高遥感分类精度的Ⅱr能性¨j，基于实验窜及野外光谱仪、航卒传感器测量并分析了草地BRDF的形成物理机理。并发现BRDF变量与ut‘面积指数的密切父系【7剖。国内研究初步分析了主平面中冬小麦冠层反射率光谱及红边参数特征，发现存在较强的各向异性特征【l⋯，结合多角度观测数据和核驱动模型来识别不同株型品种[1¨，用多角度光谱信息反演冬小麦叶绿素含量垂直分布【I引。虽然国内外有不少学者测量和分析了植被反射率随观测角度、太阳天顶角及季节的变化规

5、律，但主要是侧重于草地和森林。系统性地对作物反射率随角度与波段的敏感性分析涉及较少。针对当前遥感应用大多基于垂汽)i5Il测的现状，本研究以地面j{f

6、}测的冬小麦冠层多角度数据为例，尝试定虽地分析二向性反射率对观测平面、观测大顶角、太阳大顶角以及波段的敏感性，以及NDVI随观测天顶角、太阳天顶角的变化规律。为遥感观测选择和设计最优的观测角度、太阳天顶角和观测波段提供理论依据。1材料与方法1．1试验设计及处理试验区位于北京市昌平区小汤IlJ镇国家精准农业试验基地(北纬40。18’，东经116。44’)。在试验地点的两块1200m2区域各自选择了，

7、30mX401TI的地块，分别播种r京4儿和9507两个冬小麦品种。并在2003年的11月15日、11月16日(越冬期)，以及2004年的4月1日(起身期)、4月17日(拔节期)、5月3日(孕穗期)、5月11日(扬花期)、5月20日(灌浆期)、5月3日(乳熟期)、6月9日(腊熟期)进行了观测试验。供试品种为紧凑喇和披散型品种。不同株型品种行距、播种密度相同，正常肥水管理。1．2冬小麦冠层多角度反射光谱的测定收稿日期：2009-09—12。修订日期：2009-12—16基金项目：国防科技工业民用专项科研技术研究项目(2006A02A100602)和

8、南京信息工程大学科研基金项目(20070069)和江苏省“青蓝工程”资助作者简介：张雪红，1980年生，南京信息工程大学遥感学院讲师e-mail：zxhbnu@lgmaiL001TIzxhbnu@126．conl万方数据第6期光谱学与光谱分析1601冬小麦冠层光谱测量使用的仪器为ASDFieldspecFR2500光谱仪，该光谱仪的光谱分辨率为3nm(350～l000run)和10nm(1000～2500nm)。所有光谱测量在天气晴朗、风速很小、距地表1．6m，且在北京时间9：00-18：00时进行测鼍。视场角25。，在视场范围内重复5次，取平均

9、值，各处理测定前后，进行参考板校正。采用有导轨的多角度观测架分别测定太阳主平面、垂直主平面、顺垄平面和垂直垄平面不同观测天顶角的反射光谱