定量遥感实习三 植被冠层反射率模型

实习三 植被冠层反射率模型

一、实习目的

学习和掌握叶片反射率模型PROSPECT 和冠层反射率模型Sail 的使用。

二、实习内容

（1）熟悉Prospect 和Sail 模型的输入参数和输出结果；

（2）利用实测数据进行叶片反射率和冠层二向反射率的模拟； （3）利用模型进行一些基本原理的验证。

三、实习步骤 （1）叶片反射率

1、安装WinSail 程序，打开Prospect ，点击Options ——Winsail (multiple wavelength ) generation mode ，波长范围为400——2400nm ，所以在Lower wavelength 中输入400，在Upper wavelength 中输入2400，wavelength increment （波长间隔）中输入5，叶片叶肉结构Leaf mesophyll structure index ，输入1.3。

2、利用Prospect 模型分别模拟苜蓿、莴苣、玉米、向日葵和水稻五种作物的叶片反射率和透射率。分别在Chlorophyll content （叶绿素含量）、Water content （含水量）、Dry matter content （干物质）中输入5中作物对应的参数，最后点击Calculate multiple Rf/Tr values (%)，得出各自的运行结果。

3、将五组数据导入到excel 表格中，每组数据对应两个数值，即叶片反射率Ref 和透射率Tr ，将透射率删除，插入图表，绘制各作物的叶片反射率光谱曲线，横轴表示波长，纵轴表示反射率，光谱曲线如下图所示：

5种作物叶片反射率

01020304050400

800

1200

1600

2000

2400

波长（nm）反射率苜蓿Ref 莴苣Ref 向日葵Ref 玉米Ref 水稻Ref

（2）冠层反射率

1、运行Winsail 程序，分别输入太阳赤纬、纬度等相关参数，在Leaf Reflectance/Transmittance 中导入刚刚利用Prospect 求出的各作物的叶片反射率，Background Spectrum 选择SOIL_SAIL ，Background reflectance 选择rsoil.dat ，最后点击运行。

2、将所得结果保存后，打开excel 表格，将叶面积指数为1.5时对应的冠层反射率导入到表格中，同样的方式插入图表，得到作物冠层反射率光谱曲线如下表所示：

各作物冠层反射率

10

20

30

40

400

800

1200

1600

2000

2400

波长（nm）

冠层反射率

LI1.50苜蓿LI1.50莴苣

LI1.50玉米LI1.50向日葵LI1.50水稻

（3）构建5种作物叶面积指数LAI 与冠层植被指数NDVI 的关系 NIR-R

1、利用公式NDVI= ，计算出各作物的NDVI 值。 NIR+R

2、在excel 表格中，通过插入图表，得出NDVI 和LAI 的大致关系，然后插入趋势线，并将公式和相应的R^2显示。通过比较可知，指数模型的趋势拟合效果较好，如下图所示：

苜蓿的LAI与NDVI的关系

y = 5E-06e

13.998x

R 2

= 0.939

00.511.522.533.50

0.2

0.4

0.6

0.8

1

NDVI

LAI LAI 指数 (LAI)

莴苣的LAI与NDVI的关系

y = 6E-06e 14.598x

R 2 = 0.969

00.511.522.533.50

0.2

0.4

0.6

0.8

1

NDVI

LAI LAI

指数 (LAI)

向日葵LAI与NDVI的关系

y = 5E-06e 14.282x R 2 = 0.9438

00.511.522.533.50

0.20.40.60.81

NDVI

LAI

LAI

指数 (LAI)

玉米LAI与NDVI的关系

y = 5E-06e 14.106x

R 2

= 0.9353

0.511.522.533.50

0.20.40.60.81

NDVI

LAI LAI 指数 (LAI)

水稻LAI 与NDVI 的关系

y = 5E-06e 14.418x

R 2

= 0.9538

00.511.522.533.50

0.2

0.4

0.6

0.8

1

NDVI

LAI

LAI

指数 (LAI)