《複雜地表條件下PAR和FPAR多尺度計算機模擬與套用研究》是依託北京師範大學，由謝東輝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：複雜地表條件下PAR和FPAR多尺度計算機模擬與套用研究
- 依託單位：北京師範大學
- 項目負責人：謝東輝
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
PAR和FPAR是碳循環和全球變化研究中的重要參量，地形複雜性和地表空間異質性對PAR和FPAR的估算精度影響較大。定量模擬和獲取不同尺度的PAR和FPAR時空分布是極具挑戰性的科學問題。目前對PAR和FPAR的估算多採用經驗模型或簡單的物理模型，研究對象主要為均勻植被冠層。本項目對基於真實結構冠層場景的輻射度模型RGM進行空間尺度擴展和計算功能拓展，即在傳統輻射度模型中耦合其它端元的反射率模型，用多步合成法實現輻射度模型的空間尺度擴展，以逐步求精法確保多尺度FPAR的模擬精度，從而建立一個既考慮地形複雜性，又兼顧地表空間異質性，且能夠覆蓋從高解析度（米級）到低解析度（公里級）的多尺度PAR和FPAR的計算機模擬模型，為提高FPAR的遙感反演精度奠定理論基礎，為空間尺度效應研究提供新的工具。並通過定量研究作物寬窄行種植結構對冠層內PAR和FPAR的影響，為其增產效應提供尋優評價手段。
結題摘要
光合有效輻射吸收係數（FPAR）是反映植被生長過程的重要生理參數，是陸地生態系統模型的關鍵參數，是反映全球氣候變化的重要因子。FPAR受植被冠層結構、葉片和土壤等組分的光譜特性以及入射輻射分布等因素的影響。項目針對典型農作物冠層，從實驗測量、模型模擬和遙感反演三個方面進行了探索分析，基本完成了研究計畫。項目主要完成的工作和取得的進展概括如下： （1） 參加了在黑河中游開展的“黑河流域生態-水文過程綜合遙感觀測聯合試驗（HiWATER）”，完成了以玉米為主的地面多站點連續PAR和FPAR測量及相關數據的處理和分析，獲得了寶貴的第一手資料。基於實驗數據，分析了冠層FPAR測量方法和計算方式的精度，定量分析了葉面積指數（LAI）和植被覆蓋度（FVC）與冠層FPAR之間的關係。 （2） 基於輻射度模型原理，在輻射度模型RGM中增加了植被冠層內PAR 和FPAR 分布的計算功能，並與地面實測的冬小麥和夏玉米冠層垂直分層數據進行了比較驗證，證明了該算法的準確性與可行性；在此基礎上定量分析了冠層葉傾角分布、葉面積指數和天空光比例等因素對冠層透過率和FPAR的影響。 （3） 基於拓展的輻射度模型對典型均勻分布冠層透過率和FPAR的模擬分析，初步驗證了間隙率模型在近似計算冠層透過率的可行性，推導出了利用冠層透過率計算冠層FPAR的近似理論公式。 （4） 獲取了機載和星載衛星圖像，利用地面實測FPAR時間序列的差值，反演得到了CASI和ASTER在實驗區的FPAR結果。比較分析發現，由於實驗區以農田為主，FPAR不同尺度的反演結果相差並不大，但是由於道路、建築和田地邊緣地區地表異質性比較大，因此，出現相對比較明顯的差異，即遙感的尺度問題。
