区分直射与散射的总初级生产力遥感估算模型研究

Photosynthetic active radiation which arrived at the top of the vegetation canopy can be divided into two parts: the direct and diffuse radiation. Due to the difference of the irradiation mode and intensity, the absorption abilities of the direct and diffuse radiation are not the same and it will influent GPP. At present, there is no model to distinguish the direct and diffuse radiation to estimation GPP. This project aims to construct a complete set of GPP estimation models to distinguish between direct and diffuse radiation. This model is based on the light use efficiency model. The inversion methods of the three key parameters PAR, FPAR and light use efficiency are the main research contents. The.inversion methods need to distinguish direct and diffuse radiation. Model can describe the difference of the photosynthesis absorption between direct and diffuse radiation, and can make the GPP and NPP estimates in cloudy day is still valid. It also can improve the accuracy for the estimation of GPP and NPP.Finally, the project will estimate GPP and NPP in Heihe River Basin and Hebei Huailai and combine with the ground measured data to verify the carbon budget changes in Heihe River Basin.

到达植被冠层顶部的光合有效辐射，可以分为直射和散射两部分，这两部分辐射由于照射方式以及光强的不同，植被冠层对其吸收的能力也不尽相同，进而会影响植被冠层的GPP。然而目前未能一套完整的GPP模型将直射与散射辐射进行区分。本项目旨在构建一套完整的区分直射与散射的GPP估算模型。这一模型是在光能利用模型的基础之上，通过将模型关键参数PAR、FPAR以及光能利用率的反演进行直射辐射与散射辐射部分的区分，达到GPP和NPP直射部分与散射部分的区分。模型能够描述植被对直射辐射与散射辐射吸收和利用其进行光合作用的机理的不同之处，能够使云天条件下的GPP估算依然有效，进而提高GPP和NPP的估算精度。最后，项目还将以黑河流域和河北怀来为试验区，估算区域GPP并结合地面实测数据进行验证。

到达植被冠层顶部的光合有效辐射，可以分为直射和散射两部分，这两部分辐射由于照射方式以及光强的不同，植被冠层对其吸收的能力也不尽相同，进而会影响植被冠层的GPP。然而目前未能一套完整的GPP模型将直射与散射辐射进行区分。本项目针对现有GPP反演算法中存在的不足，通过开展了叶片尺度光能利用率特性研究及基于光线追踪模型开展了森林结构参数特性模拟研究，改进了区分直射与散射的FPAR解析模型、发展了基于辐射传输模型模拟数据深度学习的FPAR反演方法、最终构建了基于两叶模型的光能利用率GPP反演模型，基于遥感数据及遥感产品进行GPP估算并对反演结果进行精度验证，并利用这些植被生态参数的遥感产品开展了生态环境遥感监测及生态系统服务评估的应用示范研究。本项目针对光能利用率模型的关键参数，解决直射与散射区分的问题，能够提高GPP估算产品的时空分辨率，并进一步提高GPP估算产品的精度，为生态环境遥感监测提供区域尺度遥感产品。发表论文6篇，培养硕士研究生2名，撰写了年度总结报告及项目验收报告，全面完成了既定的研究目标和研究内容。