陆地生态系统碳监测卫星远红波段叶绿素荧光反演算法设计

摘要：

太阳诱导叶绿素荧光(Solar-Induced Chlorophyll Fluorescence,SIF)是陆表植被在自然光照条件下进行光合作用时释放的一种光信号.SIF携带有重要的光合作用信息,通过卫星遥感的方法探测区域—全球SIF信号为大尺度植被光合作用监测打开了新世界的大门.我国预计于2020年前后发射的陆地生态系统碳卫星(陆碳卫星)将搭载超光谱分辨率载荷,有望成为全球范围内第一个针对陆表植被SIF进行专门观测的卫星传感器.数据驱动算法是陆碳卫星远红波段SIF反演的主算法,作为一种半经验算法,需结合传感器指标进行参数优化.依据陆碳卫星超光谱载荷的设计指标,基于仿真数据进行了端对端反演模拟,讨论了不同潜在反演窗口下SIF反演的精度(精密度与准确度),确定了不同反演窗口所需的主成分个数(nv),分析了不同反演窗口内反演精度对荧光波形函数(hF)的敏感性.结果 表明:随着反演窗口的拓宽,SIF反演的精密度(鲁棒性)提升,但准确度下降,且对nv及hF的敏感性增强.综合考虑各因素,确定了735～758 nm作为陆碳卫星远红波段SIF反演的主窗口,同时nv取6,hF设置为单峰高斯函数(μ=740 nm,σ=30 nm).基于近地表和航空遥感数据的SIF反演结果验证了所设计算法的可行性和合理性.研究结果将为陆碳卫星升空后SIF的反演及产品发布提供重要参考.

关键词：太阳诱导叶绿素荧光(SIF)、陆地生态系统碳监测卫星、数据驱动算法、高光谱遥感

所属期刊栏目：34

分类号：TP75(遥感技术)

资助基金：国家重点研发计划项目“星机地协同的大地震灾后灾情快速调查关键技术研究”2017YFC1500900;空基科研星工程先期攻关项目“陆地生态系统碳监测卫星林业产品地面数据处理及反演技术研究”2016K-10;中国科学院青年创新促进会项目2017086

在线出版日期：2019-07-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：476-487