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基于光能利用率的原理来估算NPP的研究已经很多,但FPAR的估算问题一直需要深入研究。本文针对光能利用率模型中:FPAR的估算问题,建立了基于遥感的能够普遍应用的FPAR的线性估算模型,以期在某种程度上解决利用植被指数或LAI估算FPAR带来的饱和问题,并利用该FPAR模型估算全国不同季节的不同生态系统类型的:FPAR,对FPAR空间格局与时间上的动态变化进行分析。最后基于该FPAR模型估算不同类型生态系统NPP,并与地表数据进行对比验证。
主要内容包括:
1)基于光能利用率模型估算了千烟洲站NPP在已有的研究基础上应用光能利用率模型估算了千烟洲站2003年的NPP,该NPP模型中的FPAR是基于LAI和和地表反照率的,而LAI和反照率反演的误差都会给FPAR估算带来一定的误差,因此,为提高FPAR乃至NPP的估算精度考虑建立基于反射率的FPAR遥感估算模型。
2)叶片尺度和冠层尺度FPAR模型的建立在叶片尺度上,建立基于叶绿素含量的FPAR模型,并分析叶片吸收的光和有效辐射比率(FPAR<,leaf>)与叶绿素吸收的光和有效辐射比率(FPAR<,chl>)的差异。在冠层尺度上,分别分析了叶绿素含量、LAI以及冠层覆盖度对反射率与FPAR间相关性的影响,选取最理想的波段组合建立了基于光谱反射率的冠层FPAR线性模型。同时,从应用的角度,在对MODIS相应波段分析的基础上建立了基于MODIS数据的FPAR线性模型。
3)叶绿素含量的遥感反演分析在叶片尺度上对常用的叶绿素的光谱指数进行了评价,评价结果表明对植被种类不敏感有望在冠层尺度应用的指数除了红边波谱指数外,绿光波段也有较好的表现。在冠层尺度上,分析了群体叶绿素含量与相应波段反射率的相关性,同时也对MODIS相应波段进行了分析,结果表明应用群体叶绿素含量与相应波段反射率的指数关系,理论上可以反演冠层叶绿素含量,但这种指数关系有容易饱和的缺点。而且冠层尺度上叶绿素含量与FPAR间的相关性受到LAI的影响较大。因此,通过群体叶绿素含量来反演冠层FPAR会有很大的误差。
4)区域尺度及全国尺度不同季节FPAR的估算与分析基于FPAR线性模型及MODIS数据估算了区域尺度FPAR,并对比影像数据评价FPAR估算的准确性。在全国尺度上,分析了2004年不同季节FPAR的时空变化。对比和分析的结果表明该FPAR线性模型很好的响应了生态系统的差异,也很好的响应了季节变化。
5)估算了不同类型生态系统的NPP鉴于前人在全国NPP的估算及地理空间格局研究中作了很多相关的分析。本文的重点不在于全国NPP的估算,而是FPAR线性模型构建及应用,因此将FPAR模型应用于不同类型生态系统的NPP的估算,并与地表观测数据进行对比分析。分析结果表明,不考虑光能利用率估算的误差以及光合有效辐射估算的误差,仅对比FPAR对NPP的影响的情况下,FPAR线性模型能较好的反应NPP的季节变化,提高NPP的估算精度。