面向路域植被退化评价的叶片/冠层耦合模型研究

The present study using IKONOS、ZY-3 and GAO-FEN 1 high resource satellite remote sensing images as information source,according to the thought of the Leaf/Canopy models correction-Leaf-Canopy models coupling-counpled models application.Study the construction of the " Generalized LIBERTY" leaf structure model and the "D-SAILE" canopy model which drawed into the topographic factor,then construct "Generalized LIBERTY and D-SAILE" coupled model.inverting road vegetation physiological and biochemical information of high grade highway in the hilly regions of Chinese Southern based on coupled models,establish the system of road vegetation degradation quantitative monitoring and evaluation theory to realize Monitoring and evaluation of road vegetation degeneration.It will promote the development of the remote sensing theory and application through this topic research.It can also form a theoretical framework of the quantitative remote sensing monitoring and a evaluation system of the Expressway vegetation degradation,promote the operation of the monitoring and evaluation for the expressway vegetation degeneration of Chinses Southern hilly area,and promote the sustainable development of the highway in our country.

本研究以不同时相的IKONOS、国产遥感影像资源三号和高分一号等遥感影像为信息源，按照"叶片/冠层模型修正-叶片-冠层模型耦合-耦合模型应用"的研究思路并采用"星地同步"的实验方法，研究构建"广义LIBERTY"叶片模型和考虑地形参数的"D-SAILE"模型；探讨建立"广义LIBERTY"和"D-SAILE"的耦合模型；研究基于耦合模型的南方丘陵地区高等级公路路域植被生理生化信息反演，并以反演的植被生化参数为基础，构建路域植被退化定量遥感监测评价理论框架体系，实现路域植被退化状况的监测评价。通过本课题的研究将推动遥感理论的发展与应用，形成实用的路域植被退化定量遥感监测评价理论框架体系，推动南方丘陵地区路域植被退化监测评价的业务化运行, 促进我国高速公路的可持续发展。

公路的建设和发展给人类生活带来了巨大便利，促进了区域间经济发展，同时也给周边的自然、生态、人文环境带来了复杂的影响。因此，科学合理地开展公路环境研究、评价和治理已成为一项迫切的任务。本课题以定量遥感理论为基础，选取南方丘陵地区醴陵-湘潭、长沙-常德、娄底-新化高速公路为试验路域，以多时相影像为数据源，结合野外“星地同步”试验，以辐射传输理论为核心，按照“遥感机理-建模-反演-试验-应用”的研究思路，构建更适应于南方丘陵地带的叶片-冠层耦合模型，以动态、定量的手段分析公路修建和运营对路域植被退化状况的影响，并取得了一定先进性研究成果：.（1）考虑针叶和阔叶叶片的结构特点，通过计算无限层叶细胞与单层叶细胞的光学特性并引入有限层光学平板的光学特点构建广义LIBERTTY模型——GLIBERTY模型。.（2）根据光路可逆原理，将地表自身热辐射对入瞳辐射造成的影响进行相应修正从而建立适于南方丘陵地形的考虑地形因子的冠层模型——DSAIL模型。.（3）在分析GLIBERTY和DSAIL模型构建过程的基础上，把修正后的叶片模型和冠层模型进行耦合，构建“GLIBERTY+DSAIL”耦合模型——GLDSAIL耦合模型，确定耦合模型的相关参数，探索耦合模型的精度和适用性。.（4）结合试验区实测数据，基于GLDSAIL耦合模型对试验路域的植被叶面积指数和叶绿素含量进行反演，并应用不同尺度的遥感影像，反演了高速公路建设前、建设中和运营后其他植被参数不同时相的影像路域植被信息，制作了变化类型专题图。.（5）提出并构建了路域植被退化指数，利用熵值法和层次分析法相结合的主客观赋权法计算得到植被参数因子的权重，建立了适合南方丘陵地区路域植被退化状态监测的指数，对试验路域植被退化程度进行科学地分级，实现了对路域植被退化状态的监测评价。.本课题构建了更适用于南方丘陵地带的辐射传输模型，形成实用的路域植被退化定量遥感监测评价框架体系，推动南方丘陵地区路域植被退化监测评价的建立与完善，成果具有重要的理论意义和社会意义。