不连续植被及其下地表面对光辐射的吸收与反照率模型VIP免费

●固研孽(B辑)第24卷第8期SCIENCEINIDtlNA(s如B1994年8月一不连续植被及其下地表面对光辐射的吸收与反照率模型李小文王锦地(中国科学院遥{舂应用研究所，北京10010D摘A．H．Strahler要己，，／4f吖及?‘f对不连续植被冠层与光辐射间相互作用机理研究的最新进展进行了论述．不连续植被及其下地表面对光辐射的吸收与反照率模型的建立，从Li-Strahler间隙率模型出发，求解离散植被中的多次散射，提出了在几何光学模型的宏观构架中引入微观散射过程的方法．并说明了模型的初步验证结果．关键词反照率、不连续檀被、数学模型置耵．瞍7O年代以来，卫星对地观测主要采取垂直收集数据的方式获得地面目标的二维信息．对这种数据的解释主要依据目标个体的光谱特征，并且基于漫反射的假定．科学家基于辐射与目标整体性相互作用行为的研究，特别是植物冠层与辐射相互作用机理的研究，证实关于目标作为漫反射体的假定与实际相去甚远，需用二向性反射分布函数(BRDF)来描述，使遥感应用基础研究出现了新的生机．遥感图象信息的应用将从传统的图象判读、分类走向目标空间结构特征的反演．在用数学模型描述地物反射特性的研究中，BRDF的辐射传输模型的优点是能考虑多次散射作用，在均匀植被，尤其在红外和微波段比较适用．其缺点是复杂的三维空间微分方程即使对均匀植被，通常都只能得到数值解．几何光学模型It-由于抓住了地物散射与大气散射的主要差别，有简单明晰的优点，特别适用于不连续植被及粗糙地表等辐射传输模型难以适用的地物．由于几何光学模型和辐射传输模型分别在不同的尺度上具有各自的优势，我们建议充分利用几何光学模型在解释阴影投射面积和地物表面空间相关性上的基本优势，同时引入辐射传输模型在解释均匀媒质中多次散射上的优势，建立不连续植被及其下地表面对光辐射的吸收和反照率模型．1不连续植被冠层内的间隙率模型在植被BRDF模型的研究中，几何光学模型由于引入李小文-Stmhler的间隙率模型H，不1993-06-09收稿，1993—1I-18收謦改稿，国家自拣科学基金、中国科学院遥感应用研究所所长基金、美国国家自热科学基金(NSF)INT．g014263盈NAsANAGw-2082贵助项目．维普资讯http://www.cqvip.com第8期李小文等：不连续植被及其下地表面对光辐射的吸收与反照率模型829再必需假定植株为不透明实体，正向小尺度上的辐射传输模型逼进．间隙率模型可以简述如下：∞P=P(o】+P(i)e，(1)f=i其中P(O是从给定方向光线穿越i个基本颗粒的概率，是由基本颗粒(如树冠)的宏观太小和分布确定的统计量．墨是光线穿越基本颗粒的平均路径，f是由基本颗粒内部构造(如树叶太小、密度)决定的衰减常数．仿此，若知道了穿越基本颗粒路径长度随高度的分布，以及入射路径与逸出路径的相关性，即可求出一次散射强度沿高度的分布，进而依次计算二次和多次散射在植被内的分布．1．1不连续植被冠层内任意高度的间隙率本文中除非另行提及，均假定树冠为球型，球心随机分布于高度h到半径为兄，单位面积内植株数为n．球型树冠的结果可以很容易推广到椭球树冠，随机分布的假定也不难推广到已知分布，因此这些假定不失其一般性．在以往的Li-Strahler模型和Strahler-Jupp模型中，在地面的P(o)是由单个树冠在给定方向。在地面的投射面积r和n决定的．P=0：h，口)=e(2】在植被冠层内(从h一R到+R)，任意一点可以不受树冠遮挡接受天顶角日方向射线的概率P=OIh，69=etVr，(3)其中是h。到^2间单位体积内球心平均数(体密度)，而是一个球心位于给定点的树冠沿0方向的投影被h和h，平面所夹的体积．也就是说，该点能不受遮蔽的概率等于该点周围树最太小的体积内不含任一球心，同时该树雹沿0方向投影也不包含任一球心的概率．在树冠形状不对称时的处理参见文献[2】．1．2不连续植被直接承照面积沿高度的分布对水平均匀连续植被，入射光在植被的顶部同时进入从而开始散射和衰减过程．不连续植被与水平均匀植被的一个根本差别就在于入射光在任一高度，有P(Olh，×100％直接射达冠层而未经衰减和散射．但并不是这部分直射光全部在这一高度开始进入植被．如果在高度h有P(Olh，口)，而在高度h—Ah有P(OIh-Ah，那末，在高度h—Ah到h之间，...