【技术实现步骤摘要】
技术介绍
0、(二)
技术介绍
1、水稻具有典型的行播种植结构，目前较为完善的水稻辐射建模方法有两点可以提升，一是没有考虑不同泥土下垫面的光谱反射差异，二是还未结合大气传输模型将模型扩展到卫星光学遥感领域。泥土作为辐射传输模型的底层，对整体光谱反射率有较大影响，同时传统的大气校正方法参数要求严格，并且将地面视为朗伯体没有考虑水稻冠层反射的各向异性。因此研究底层土壤光谱变化随维度、湿度的光谱变化有利于提升整体反射率模拟精度；同时通过适当简化大气校正模型，有利于一方面保持水稻冠层反射的各向异性，并且提升模型的实用价值。
2、本专利技术耦合亮度-光谱-湿度模型，简化大气辐射传输模型，扩展行播水生植被辐射传输模型到土壤层和大气层。本模型可以高效准确模拟水稻不同下垫面的冠层、大气顶层反射率，并且能够模拟符合现实的水稻光谱反射数据，对水稻的遥感监测与反演具有重要意义与应用价值。
技术实现思路
0、(三)
技术实现思路
1、1一种行播水生植被冠层辐射模型与大气辐射传输模型的耦合建模方法，其特征在于包含以下步骤：
2、(1)将土壤-水稻-大气结构分解为三层模型，分别计算土壤湿度光谱反射率、水稻的冠层反射率以及大气顶层反射率；
3、(2)对底层土壤采用亮度-光谱-湿度模型计算不同维度地区不同湿度条件下土壤光谱反射率；
4、(3)将土壤模型计算的光谱输入水稻辐射模型底层，计算得出水稻的冠层反射率；
5、(4)利用四流辐射
6、(5)根据权利要求1所述的一种行播水生植被冠层辐射模型与大气辐射传输模型的耦合建模方法，其特征在于：步骤(1)中所述的“将土壤-行播水生植被-大气结构分解为三层模型，分别计算土壤光谱反射率、行播水生植被的冠层反射率以及大气顶层反射率”；为方便计算，将整个场景分为3个组分，分别包括：地表土壤层、中间行播水生植被层和顶端大气层；其中地表土壤层位于四流辐射传输方程的起点，其光谱性质很大程度决定行播水生植被场景的整体反射率，其反射特征主要取决于当地土壤特性和土壤湿度；中间行播水生植被层是通过假设行播水生植被的行播结构计算视场内不同组分得到整体反射率，同时其底层反射率输入取决于土壤反射情况，通过输入行播水生植被相关参数得到冠层反射率；行播水生植被的冠层反射率输入简化大气校正模型，并输入各项大气参数计算辐射传输矩阵，以保证地表反射率非朗伯特性。
7、(6)根据权利要求1所述的一种行播水生植被冠层辐射模型与大气辐射传输模型的耦合建模方法，其特征在于：步骤(2)中所述的“对底层土壤采用亮度-光谱-湿度，
8、计算不同维度地区不同湿度条件下土壤光谱反射率”，具体计算过程如下：
9、第一步：使用全球光谱库中提取出来的三个基光谱，即global spectralvectors,gsvs，模拟干燥土壤表面的反射率：
10、
11、其中a1、a2、a3为拟合系数，g1、g2、g3为全局谱向量；虽然gsv可以合理地拟合任何给定的干土壤反射率谱，但这些系数与反射率谱有直接关系，但与土壤组成没有直接关系；
12、第二步：假设土壤亮度只影响土壤反射率的“强度”，而土壤反射率的“形状”取决于其他因素，如粗糙度、有机质含量和矿物学组成，因此，通过强度-形状变换将土壤亮度效应与光谱形状效应分离开来：
13、
14、式中，b为土壤光亮度，决定了土壤反射率的强度；和λ与其他土壤性质有关；这种强度形状变换类似于将笛卡尔坐标变换为球坐标；因此，角度和λ类似于地球上的经纬度；
15、第三步：使用水膜包衣方法来保持辐射传输模型的一致性：通过辐射传输实现的耦合与耦合土壤、植被和大气的方式类似；将湿土壤看作是一个由一层薄水层覆盖的干土壤层组成的系统；在本方法中，干燥土壤和水膜组合形成的湿土壤的反射率包括以下因素的贡献:1)土壤粒子表面水膜的第一次相互作用，即菲涅尔反射ρ12；2)来自背景的反射，包括土壤和水层之间的多次反射：
16、
17、其中rswet表示湿润土壤的反射率，k表示水膜分布的概率，ρ12,ρ21分别表示从一种介质到另一种介质的菲涅尔反射率，“1”和“2”分别指空气和水，κw表示水吸收系数，δ表示水膜的光学厚度，rbac表示背景反射率。
18、对地面水膜进行不均匀假设，由于表面反射效应不受膜厚的影响，因此只对吸水引起的透射损失进行了修正。因此，土壤干面积占比为p(k＝0)，综合得到土壤反射率rsoil为:
19、
20、其中，μ等于水膜厚度的期望值，rsdry表示干燥土壤反射率，并给出了土壤湿度的函数：
21、
22、式中，smp为土壤水分体积百分比，作为亮度-光谱-湿度模型的输入，smc为土壤水分容量，是土壤保水能力的指标，用百分比表示。
23、(7)根据权利要求1所述的一种行播水生植被冠层辐射模型与大气辐射传输模型的耦合建模方法，其特征在于：步骤(3)中所述“将土壤模型计算的光谱输入行播水生植被辐射模型底层，计算得出行播水生植被的冠层反射率”其计算过程如下：
24、第一步：对于单个介质层辐射传输方程，可以表示为：
25、
26、其中，es(-1)表示太阳入射到介质层底的辐射，e-(-1)表示入射到介质底的散射光，
27、e+(0)表示介质层顶向上的散射辐射，eo(0)表示介质层顶观测方向的直射辐射。es(0)表示介质层顶太阳入射辐射，e-(0)表示介质层顶散射入射辐射，e+(-1)表示介质层底向上的散射辐射，eo(-1)表示观测方向上的直射辐射，层散射矩阵中系数分为反射因子ρ与透射因子τ，双下标分别表示入射及出射辐射的类型：s表示太阳直射辐射es，d表示漫射辐射e–或e+，o表示观测方向上的辐射eo。
28、第二步：对矩阵按照光线传输方向、介质层位置进行分块，可以得到：
29、
30、标注中的d表示下行辐射，u表示上行辐射。r表示反射因子子矩阵，t表示透射因子子矩阵，t表示层顶部，b表示层底部。第三步：利用介质间的辐射传输关系，可计算出植被冠层反射率。
31、(8)根据权利要求1所述的一种行播水生植被冠层辐射模型与大气辐射传输模型的耦合建模方法，其特征在于：步骤(4)中所述“利用四流辐射传输模型将行播水生植被冠层反射率输入简化的大气校正模型，并依据相关参数计算得出行播水生植被的大气顶层反射率”，其计算过程如下：
32、第一步：计算简化的6s模型；该模型需要7个输入参数，即太阳和观测仪几何参数，具体包括太阳天顶角θs，观测天顶角θo和相对方位角550nm处的气溶胶光学厚度aot550、臭氧含量uo3、水汽含量uh2o和气压pa；通过简化下式中过程变量：tg、ρa、s本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种行播水生植被冠层辐射模型与大气辐射传输模型的耦合建模方法，其特征在于包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种行播水生植被冠层辐射模型与大气辐射传输模型的耦合建模方法，其特征在于：步骤(1)中所述的“将土壤-行播水生植被-大气结构分解为三层模型，分别计算土壤光谱反射率、行播水生植被的冠层反射率以及大气顶层反射率”；为方便计算，将整个场景分为3个组分，分别包括：底部地表土壤层、中间行播水生植被层和顶端大气层；其中地表土壤层位于四流辐射传输方程的起点，其光谱性质很大程度决定行播水生植被场景的整体反射率，其反射特征主要取决于当地土壤特性和土壤湿度；中间行播水生植被层是通过假设行播水生植被的行播结构计算视场内不同组分得到整体反射率，同时其底层反射率输入取决于土壤反射情况，通过输入行播水生植被相关参数得到冠层反射率；行播水生植被的冠层反射率输入简化大气校正模型，并输入各项大气参数计算辐射传输矩阵，以保证地表反射率非朗伯特性。
3.根据权利要求1所述的一种行播水生植被冠层辐射模型与大气辐射传输模型的耦合建模方法，其特征在于：步骤(2)中所述的“对底层土壤采用
4.根据权利要求1所述的一种行播水生植被冠层辐射模型与大气辐射传输模型的耦合建模方法，其特征在于：步骤(3)中所述“将土壤模型计算的光谱输入行播水生植被辐射模型底层，计算得出行播水生植被的冠层反射率”其计算过程如下：
5.根据权利要求1所述的一种行播水生植被冠层辐射模型与大气辐射传输模型的耦合建模方法，其特征在于：步骤(4)中所述“利用四流辐射传输模型将行播水生植被冠层反射率输入简化的大气校正模型，并依据相关参数计算得出行播水生植被的大气顶层反射率”，其计算过程如下：
...【技术特征摘要】
1.一种行播水生植被冠层辐射模型与大气辐射传输模型的耦合建模方法，其特征在于包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种行播水生植被冠层辐射模型与大气辐射传输模型的耦合建模方法，其特征在于：步骤(1)中所述的“将土壤-行播水生植被-大气结构分解为三层模型，分别计算土壤光谱反射率、行播水生植被的冠层反射率以及大气顶层反射率”；为方便计算，将整个场景分为3个组分，分别包括：底部地表土壤层、中间行播水生植被层和顶端大气层；其中地表土壤层位于四流辐射传输方程的起点，其光谱性质很大程度决定行播水生植被场景的整体反射率，其反射特征主要取决于当地土壤特性和土壤湿度；中间行播水生植被层是通过假设行播水生植被的行播结构计算视场内不同组分得到整体反射率，同时其底层反射率输入取决于土壤反射情况，通过输入行播水生植被相关参数得到冠层反射率；行播水生植被的冠层反射率输入简化大气校正模型，并输...
【专利技术属性】
技术研发人员：周冠华，田晨，李智峰，吴一帆，陈思中，冯岩，方璐璐，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。