陆地生态系统碳监测卫星远红波段叶绿素荧光反演算法设计

编号 zgly0001675909

文献类型 期刊论文

文献题名 陆地生态系统碳监测卫星远红波段叶绿素荧光反演算法设计

作者 王思恒  黄长平  张立福  高显连  付安民 

作者单位 中国科学院遥感与数字地球研究所  中国科学院大学  国家林业和草原局调查规划设计院 

母体文献 遥感技术与应用 

年卷期 2019年03期

年份 2019 

分类号 X87 

关键词 太阳诱导叶绿素荧光(SIF)  陆地生态系统碳监测卫星  数据驱动算法  高光谱遥感 

文摘内容 太阳诱导叶绿素荧光(Solar-Induced Chlorophyll Fluorescence,SIF)是陆表植被在自然光照条件下进行光合作用时释放的一种光信号。SIF携带有重要的光合作用信息,通过卫星遥感的方法探测区域—全球SIF信号为大尺度植被光合作用监测打开了新世界的大门。我国预计于2020年前后发射的陆地生态系统碳卫星(陆碳卫星)将搭载超光谱分辨率载荷,有望成为全球范围内第一个针对陆表植被SIF进行专门观测的卫星传感器。数据驱动算法是陆碳卫星远红波段SIF反演的主算法,作为一种半经验算法,需结合传感器指标进行参数优化。依据陆碳卫星超光谱载荷的设计指标,基于仿真数据进行了端对端反演模拟,讨论了不同潜在反演窗口下SIF反演的精度(精密度与准确度),确定了不同反演窗口所需的主成分个数(n_v),分析了不同反演窗口内反演精度对荧光波形函数(h_F)的敏感性。结果表明:随着反演窗口的拓宽,SIF反演的精密度(鲁棒性)提升,但准确度下降,且对n_v及h_F的敏感性增强。综合考虑各因素,确定了735～758 nm作为陆碳卫星远红波段SIF反演的主窗口,同时n_v取6,h_F设置为单峰高斯函数(μ=740 nm,σ=30 nm)。基于近地表和航空遥感数据的SIF反演结果验证了所设计算法的可行性和合理性。研究结果将为陆碳卫星升空后SIF的反演及产品发布提供重要参考。