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三种植被冠层二向反射分布函数模型的比较
于颖, 范文义, 杨曦光
植物生态学报    2012, 36 (1): 55-62.   DOI: 10.3724/SP.J.1258.2012.00055
摘要   (3283 HTML6 PDF(pc) (528KB)(3998)  

随着定量遥感技术的发展, 描述森林冠层二向反射分布函数(BRDF)的机理模型越来越多。该研究采用3种植被冠层BRDF模型——DART模型、4SCALE模型和MGEOSAIL模型, 模拟了不同郁闭度样地在红光、近红外波段各个观测角度下的场景反射率, 并比较分析了不同BRDF模型的适用性和局限性。结果表明: MGEOSAIL模型只适于模拟样地郁闭度较小、林木个体较大条件下的场景反射率, 且热点效果不十分明显; DART模型和4SCALE模型适于任何郁闭度条件下的场景反射率的模拟, 并且精度较高; 4SCALE模型模拟的场景反射率介于DART模型模拟的1次散射与5次散射之间。这3种模型在模拟近红外波段的场景反射率时, 均存在“碗边”效应。



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图6 红光波段(670 nm), DART、4SCALE和MGEOSAIL模型模拟的稀疏落叶松纯林大样地场景反射率。
正文中引用本图/表的段落
由于MGEOSAIL模型在模拟郁闭度较大的林地时存在缺陷, 如忽略了冠层之间的重叠, 认为树冠是刚体等, 使得计算的场景反射率不准确。这里我们设置了一个郁闭度为0.1的稀疏落叶松纯林大样地, 同时采用DART、4SCALE和MGEOSAIL模型模拟场景反射率(图6, 图7), 并进行比较, 探讨各个模型的适用范围及局限性。从图6可以看出, 在红光波段, 对于稀疏林地, 3种模型的模拟结果非常吻合。同样忽略了多次散射, DART模型模拟的1次散射和5次散射的结果一致。图7给出了在近红外波段对于稀疏林地3种模型的模拟结果。可以看出, 对于稀疏林地, 各个模型模拟的多次散射结果的差异比浓密林地减少了很多, 原因是稀疏林地冠层之间的多次散射效应明显减少。而且不论是在红光波段还是近红外波段, 3个模型模拟的热点效应都减小了, 主要是稀疏林地光照背景面积比例增加, 阴影面积比例减少, 这使得在各个角度上观测到的光照量均较大, 差异减小。由此可见, MGEOSAIL模型对于稀疏林地场景反射率的模拟是正确的, 在林地郁闭度较大时, MGEOSAIL就有了局限性; DART模型和4SCALE模型适于任何郁闭度条件下林地场景反射率的模拟。
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