《適用於坡地的幾何光學模型構建及其驗證》是依託南京大學，由陳鏡明擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：適用於坡地的幾何光學模型構建及其驗證
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳鏡明
- 依託單位：南京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
由於充分考慮了冠層幾何結構，幾何光學模型成為模擬森林輻射傳輸的有力工具，但現有幾何光學模型不適用於複雜地形，而森林多生長於地形複雜多變的山區。為此，本項目將構建適用於模擬坡地上森林雙向反射的新幾何光學模型，該模型包括2個核心部分，即（1）坡面冠層結構的數學表達方法，包括植冠與坡面間的三維空間投影算法和坡面冠層4分量（光照葉片、陰影葉片、光照背景和陰影背景）的算法；（2）坡面上冠層內部和冠層與坡面間的多次散射模擬方法，主要是坡面冠層4分量可視因子的計算方法。將用2種方法驗證模型結果，即（1）用計算機三維模型定量模擬不同坡面4分量的面積比例；（2）用室內觀測平台測量各種角度下坡面上矮小植被冠層的反射光譜。另外，還將利用多角度遙感影像與野外觀測的冠層反射率和結構參數驗證模型。所建立的新模型將為發展適用於複雜地形的新一代幾何光學模型奠定基礎，為提高坡面上森林參數遙感反演的可靠性提供有效工具。
結題摘要
幾何光學模型是模擬森林輻射傳輸的有力工具，但現有幾何光學模型假設地表是水平的、不適用於複雜地形，而森林多生長於地形複雜多變的山區。本項目以4尺度幾何光學模型為基礎，構建適用於坡地森林冠層的幾何光學模型。 研究內容主要包括：（1）坡面冠層結構數學表達方法;（2）坡面冠層輻射傳輸過程模擬方法；(3) 模型結果驗證和套用。取得的成果主要有：(1) 建立了新的植被三維空間投影算法，能可靠模擬山地冠層4分量面積比例（光照冠層、陰影冠層、光照背景和陰影背景）；（2）建立了坡面冠層輻射傳輸過程模擬方法，能高效模擬山地冠層內的多次散射過程；（3）開發了適用於坡面冠層的幾何光學模型GOST；（4）基於GOST模型發展了冠層化學反射率指數（PRI）計算方法；（5）利用計算機模擬數據、遙感數據和地面多角度觀測數據驗證了GOST模型；（6）設計並製造了可調節坡度的二向反射觀測平台和搖臂光譜觀測系統；（7）發表論文8篇（其中SCI論文7篇）、獲得發明專利1項、登記軟體著作權1項；（8）培養博士後1名、博士生2名、碩士研究生2名。 這些成果對於提高几何光學模型在山地條件下的適用性、提高山地植被參數遙感反演和生態系統碳通量計算精度具有重要的科學意義和套用價值。
