[发明专利]一种基于碳卫星数据的KI夫琅和费暗线反演叶绿素荧光的方法

说明书

本发明公开了一种基于碳卫星数据的KI夫琅和费暗线反演叶绿素荧光的方法，包括以下步骤：步骤1：获取碳卫星ACGS探测仪星下点观测数据O2‑A波段的卫星观测辐亮度光谱曲线；步骤2：获取碳卫星ACGS探测仪对日定标数据的O2‑A波段的辐照度光谱曲线；步骤3：截取太阳辐照度光谱曲线和辐亮度光谱曲线位于769.95～770.25nm的通道及对应值；步骤4：将769.95～770.25nm波段范围内的辐照度和辐亮度处在相同波长位置的通道值一一对应，得到两个长度相同的数组；步骤5：用最小二乘法拟合769.95～770.25nm波段范围内辐亮度和辐照度值，反演叶绿素荧光。本发明不再使用数据库中太阳辐照度数据，仅使用碳卫星的对日定标太阳辐照度数据进行荧光值的计算，避免了不同数据源系统之间可能存在的误差。

技术领域

本发明属于植被叶绿素荧光遥感反演的技术领域，特别是涉及一种基于碳卫星数据的KI夫琅和费暗线叶绿素荧光遥感反演方法。

背景技术

叶绿素荧光是叶片受光激发后，叶绿素分子由高激发态向基态转换时在可见光—近红外区域发出的红光及远红光。叶绿素荧光是光合作用的副产品，源于吸收光合有效辐射APAR，与植被光合固碳及热耗散同根同源，同植被总初级GPP和植被受胁迫状态密切相关，因此开展叶绿素荧光的研究有重大的意义。

相当于传统方法，卫星遥感技术提供了一种大范围获取地表温度数据的手段，具有传统野外测量方法所不具备的高效、廉价等优势。

从卫星观测数据中反演叶绿素荧光反演理论上存在一个难题，即叶绿素荧光作为植被冠层发射的信息，它只占卫星接收到的反射信息的很小一部分(不到5％)，如何从卫星总入瞳辐亮度中剥离出来自叶绿素荧光的那部分信息是反演的难点。

经过数十年的研究，学者们已经发展出了很多方法来解决这一问题，这些方法在一定的假设条件下，可以准确的从卫星遥感观测数据中反演出植被荧光信息，现有的方法大致可分为三类：基于大气辐射传输方程的算法、简化的物理模型算法与数据驱动算法。其中，基于大气辐射传输方程的算法是沿用近地表提取叶绿素荧光的方法，并在此基础上考虑大气的吸收和散射效应，但是需要高精度的大气订正；简化的物理模型算法是基于荧光对大气窗口内太阳夫琅和费暗线的填充，忽略大气的影响的反演方法，该方法仅可利用大气窗口内的太阳夫琅和费暗线，且需要获取大气层顶的太阳辐照度光谱；数据驱动算法是将传感器观测到的入瞳辐亮度看作非荧光信号和荧光信号的叠加，利用非荧光目标光谱构成的训练集，对其光谱进行提取，用提取到的少量特征表达观测到的非荧光信号，再利用简化的辐射传输方程进行荧光信号的提取，该方法可以在降低硬件需求的同时提高了算法效率，但是该算法中的经验参数设置和训练集的选取会对结果造成很大影响。

很明显，这些方法都有各自的优缺点，并且都需要在特定的条件下，才能反演得到精确的植被叶绿素荧光信息。

发明内容

为了解决上述技术问题中的不足之处，本发明提供了一种基于碳卫星数据的KI夫琅和费暗线叶绿素荧光遥感反演方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于碳卫星数据的KI夫琅和费暗线反演叶绿素荧光的方法，，包括以下步骤：

步骤1：获取碳卫星ACGS探测仪星下点观测数据O2-A波段的卫星观测辐亮度光谱曲线；

步骤2：获取碳卫星ACGS探测仪对日定标数据的O2-A波段的辐照度光谱曲线；

步骤3：截取太阳辐照度光谱曲线和辐亮度光谱曲线位于769.95～770.25nm的通道及对应值；

步骤4：将769.95～770.25nm波段范围内的辐照度和辐亮度处在相同波长位置的通道值一一对应，得到两个长度相同的数组；

步骤5：用最小二乘法拟合769.95～770.25nm波段范围内辐亮度和辐照度值，反演叶绿素荧光。