最新冠层反射率模型辐射传输专业知识讲座
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定量遥感-第四章植被定量遥感模型-3
22
§4.3.2 叶片反射率模型
2.平板模型
R R12 T12T21 2 R23 (1 2 R23 R21 ...) R12 T12T21 2 R23 /(1 2 R23 R21 ) T T21T23 (1 2 R23 R21 ...) T21T23 /(1 R23 R21 )
23
§4.3.2 叶片反射率模型
2.平板模型 n为两种介质的相对折射指数，τ为平板的透射系数；Tij为介 质i和j的界面的透射比。两个介质界面对入射角为α 立体角范围 内辐射的平均透射比，由下式给出：
Tav ( , n)
sin 2 ( )
0
[1/ 2Ts ( , n) 1/ 2Tp ( , n)]2 cos sin d
1.随机模型（stochastic model）
随机模型通过马尔可夫链来模拟辐射传输
它将叶片分割为两个独立的组织： 栅栏组织和海棉组织。定义了四种辐 射状态：太阳光、反射、吸收、透过 以及在不同的间隔间从一种辐射状态 到另一种辐射状态的转换概率。这些 概率是以叶片物质的光学特性为基础 确定的。 给定一个表述入射辐射的初始失量，通过迭代方式直到平稳 状态，就可以获得叶片的反射率和透过率。
1.随机模型
例： 假设在下列假设条件下进行数值模拟。
（1）光线垂直直射叶子表面
（2）上表面蜡层的反射率为1% （3）上、下表皮层为透明层 （4）叶绿素a 与b 之间的比例为3 : 1，总浓度为0.024mg/cm2 （5）胡罗卜素的含量比例为25%，总浓度为0.008mg/ cm2 （6）水分含量为总重的70%，总等值水厚度为0.014cm （7） R 10, 9 =0.12, R3,9 =0.08
§4.3.2 叶片反射率模型
2.平板模型
R R12 T12T21 2 R23 (1 2 R23 R21 ...) R12 T12T21 2 R23 /(1 2 R23 R21 ) T T21T23 (1 2 R23 R21 ...) T21T23 /(1 R23 R21 )
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§4.3.2 叶片反射率模型
2.平板模型 n为两种介质的相对折射指数，τ为平板的透射系数；Tij为介 质i和j的界面的透射比。两个介质界面对入射角为α 立体角范围 内辐射的平均透射比，由下式给出：
Tav ( , n)
sin 2 ( )
0
[1/ 2Ts ( , n) 1/ 2Tp ( , n)]2 cos sin d
1.随机模型（stochastic model）
随机模型通过马尔可夫链来模拟辐射传输
它将叶片分割为两个独立的组织： 栅栏组织和海棉组织。定义了四种辐 射状态：太阳光、反射、吸收、透过 以及在不同的间隔间从一种辐射状态 到另一种辐射状态的转换概率。这些 概率是以叶片物质的光学特性为基础 确定的。 给定一个表述入射辐射的初始失量，通过迭代方式直到平稳 状态，就可以获得叶片的反射率和透过率。
1.随机模型
例： 假设在下列假设条件下进行数值模拟。
（1）光线垂直直射叶子表面
（2）上表面蜡层的反射率为1% （3）上、下表皮层为透明层 （4）叶绿素a 与b 之间的比例为3 : 1，总浓度为0.024mg/cm2 （5）胡罗卜素的含量比例为25%，总浓度为0.008mg/ cm2 （6）水分含量为总重的70%，总等值水厚度为0.014cm （7） R 10, 9 =0.12, R3,9 =0.08
第3章 植被冠层反射模型
随机模型
单片叶子的非朗伯体特性 单叶片光谱模型
平板模型 Perspect模型
叶子的剖面结构
正常生长的植被在多数情 况，其波谱特征基本上被 叶簇所控制，因此讨论植 被的波谱特征，首先应当 了解单片叶子的光谱特征， 光辐射与单叶子的相互作 用基本上包括两种物理过 程，散射(反射)与吸收。
单叶波谱特征的理论模型
随机模型
1977 年C.J.Tucker 对单片叶子的波谱特征进行了数值模拟， 他把光子与叶子的相互作用分解为十个相互独立，而又有 联系的子过程。
1
太阳 辐射
2
蜡质层 反射
6
漫反射 能量
3 栅栏组织 5
栅栏组 织散射
4
栅栏组 织吸收
9 海绵组织
海绵组 织散射
8
海绵组 织吸收
组织中有四种吸收物质，它们是液态水，叶绿素a 与b 以及胡萝卜 素，因此： 4
R4,3
(1 exp(k (i) Xpp(i)))
1
如果假定光子进入栅栏组织后被吸收的概率有一半是经多次散射得到， 则R4,5＝1／2R4,3。同理可得R8,7，其中XSM 代表第i 种物质在海绵状 叶肉层的总含量
单叶波谱特征的理论模型
随机模型模拟的黑枫树叶片反射率与实测值比较
叶子的剖面结构 单片叶子的波谱特征 单片叶子波谱特征的理论模型
随机模型
单片叶子的非朗伯体特性 单叶片光谱模型
平板模型 Perspect模型
单片叶子的非朗伯体特性
意义
是建立正确植被冠层双向反射率模型的基础 建立单片叶子的非朗伯体模型将为人们利用偏振 度测量获取更多有用的植被信息铺平道路。
第三类复杂型。如处于返青期的冬小麦 地，又如荒漠或半荒漠地区的灌从。
单片叶子的非朗伯体特性 单叶片光谱模型
平板模型 Perspect模型
叶子的剖面结构
正常生长的植被在多数情 况，其波谱特征基本上被 叶簇所控制，因此讨论植 被的波谱特征，首先应当 了解单片叶子的光谱特征， 光辐射与单叶子的相互作 用基本上包括两种物理过 程，散射(反射)与吸收。
单叶波谱特征的理论模型
随机模型
1977 年C.J.Tucker 对单片叶子的波谱特征进行了数值模拟， 他把光子与叶子的相互作用分解为十个相互独立，而又有 联系的子过程。
1
太阳 辐射
2
蜡质层 反射
6
漫反射 能量
3 栅栏组织 5
栅栏组 织散射
4
栅栏组 织吸收
9 海绵组织
海绵组 织散射
8
海绵组 织吸收
组织中有四种吸收物质，它们是液态水，叶绿素a 与b 以及胡萝卜 素，因此： 4
R4,3
(1 exp(k (i) Xpp(i)))
1
如果假定光子进入栅栏组织后被吸收的概率有一半是经多次散射得到， 则R4,5＝1／2R4,3。同理可得R8,7，其中XSM 代表第i 种物质在海绵状 叶肉层的总含量
单叶波谱特征的理论模型
随机模型模拟的黑枫树叶片反射率与实测值比较
叶子的剖面结构 单片叶子的波谱特征 单片叶子波谱特征的理论模型
随机模型
单片叶子的非朗伯体特性 单叶片光谱模型
平板模型 Perspect模型
单片叶子的非朗伯体特性
意义
是建立正确植被冠层双向反射率模型的基础 建立单片叶子的非朗伯体模型将为人们利用偏振 度测量获取更多有用的植被信息铺平道路。
第三类复杂型。如处于返青期的冬小麦 地，又如荒漠或半荒漠地区的灌从。
【国家自然科学基金】_冠层反射率_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802
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光谱反射率 光谱 估算研究 人工神经网络 产量损失 互信息 so2 rgm模型 mtvi2 mcari2 lai fpar fapar
2008年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88
性能分析 干旱胁迫 尺度转换规律 尺度效应 小麦 导数光谱 多角度 多光谱 城市热岛(uhi) 城市植被 城市冠层模式(ucm) 呼伦贝尔 吸收性光合有效辐射 含水量 同步反演 叶绿素 反演模型 反射率差值(δ r) 反射光谱 凯氏定氮 几何光学模型 减产率 关系模型 光谱指数 光学遥感 光合有效辐射吸收比例 光合有效辐射 作物生长模型 低覆盖条件 估算方法 二向性反射分布函数(brdf) sail lai hyperion fmc ewt
推荐指数 8 6 6 3 3 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
第六章 冠层反射率模型-辐射传输
8/11 植被遥感传输理论的三个里程碑成果：
• 1950年，Chandrasekhar给出辐射传输方程的具体表达式， 并在大气和核物理等研究领域迅速得到应用和发展。 • 1953年，门司正三和佐伯敏郎（Monsi and Saeki）从实 测测定和理论推导两方面建立了光强对叶面积的依赖关系。 其中所采用的理论就是辐射传输的基本定律—BeerLambert消光定律，从而开始了用辐射传输理论对植被冠 层的研究。 • 1975年，在总结前人多年工作的基础上，Ross出版了他 的论著（俄文版），正式确定了植被内部的辐射传输方程， 进而建立植被光学特性和结构特性与辐射场之间的关系。
下标 L 表示 leaf。 uL(z)对dz在 0-H 区域积分，等于？
3/12 对于叶面积密度分布，存在：
H
0
uL (z )dz L0
式中积分上限H为植被冠层深度，z的取向向下（即z=0为 植被上界，z=H为植被下界），L0为叶面积指数（无单位
量纲），是农学、植被生态学中最重要、最常用的参数。
a(θv,υv)
a(θi,υi)
O(θi,θv,υ)
7/11
辐射传输模型
植被遥感接收的信息是植被上界的出射辐射（不考 虑大气影响），它是辐射在植被—土壤耦合体系中 多次散射和吸收的结果，而辐射传输理论可以比较 系统、较完整地描述该过程。通过辐射传输理论， 我们可以准确地计算植被上界的出射辐射量，或根 据这一信息反演植被的光学特性和结构特性，因而 从理论的高度解决了植被遥感的定量化问题。同时 在解决问题的过程中，还可以借鉴许多辐射传输理 论的最新进展和突破，从而将使这一领域充满活力。 , L )d L 1
式中积分区域 2π+ 为上半球空间，这是因为叶片只 能计算单面。对于平面平行假设，存在 gL(r, ΩL) = gL(z, ΩL) 。 叶片在2π+空间均匀分布时， g (z, Ω ) = ?
2.2辐射传输方程
其中 τ = u l ( z ) dz ，即 dτ ( z ) = ul ( z )dz
∂
∫
z
如果单片叶子的单次散射反照率是一个常数，那么辐射传输方程可变换为另一种形式。
Q
1
π
1
Γ ( Ω' → Ω ) =
1 2π
2π
∫ g l (Ω l ) | Ω l ⋅ Ω' | f (Ω' → Ω, Ω l )dΩ l
−µ
dL( Z , Ω) + σ e ( Z , Ω) L( Z , Ω) = ∫ σ s ( Z , Ω ' → Ω)L( Z , Ω ' )dΩ ' dz φπ
此处 L 代表光亮度，其中
σ e 称为消光系数，它代表光路介质对光子的吸收与散射致使
57
光亮度在传播方向上减弱，
σ s 称为散射削弱系数（包含了相位函数） ，它描述了经多次散射
f s = K ( k , µ ' ) F ( n, µ ' )δ ( µ − µ ' )
其中 K ( k , µ ) = exp −
'
2 kt gθ ' π
K 为描述叶子表面粗糙程度而引入的修正系数（0<K<1） ，其中 k 称为叶毛系数，取值 范围为 0.1～0.3。
1 sin 2 (θ '−θ s ) t g (θ '−θ s ) F ( n, µ ' ) = 2 + 2 sin (θ '+θ s ) t g (θ '+θ s )
− +
↓
−
−
F + 与F − ，这样微分——积分辐射传输方程便可简化为一组线性微分方程。
定量遥感-第四章植被定量遥感模型-2
常要引入一个中间变量，这个变量就是Ross and Nilson提 出的 G 函数，它的定义为：
1
GL (z, ) 2 2 gL (z, L ) L dL
Ω 为辐射传输方向，方向夹角的余弦：
L cos cos cos L sin sinL cos( L )
、L分别为传输方向和叶片法向的天顶角，、 L分别为两个方向的方位角。
1/27
《定量遥感》
第四章 植被定量遥感模型
武汉大学遥感信息工程学院 龚龑
第四章 植被定量遥感模型
§4.1 冠层反射率模型概述 §4.2 冠层反射率几何光学模型 §4.3 植被辐射传输模型
§4.3.1 植被辐射传输中常用参数 §4.3.2 植被辐射传输方程及解 §4.3.3 辐射传输模型改进
2
§4.3.1 植被辐射传输中常用参数
(2) G 函数
如果叶片垂直取向且方位独立，即gL(z, ΩL) = δ(μL-0)时， G 函数：
GL
(z, )
1
2
2 0
2 0
gL
(z,
L
)
L
dLdL
GL
(
z,
)
2
sin
注意绝对值 |cosυ| 在2π空间积分为4
12
§4.3.1 植被辐射传输中常用参数
(2) G 函数
当叶片均匀（或球型）取向，gL(z, ΩL) = 1
H
0 uL(z)dz L0
式中积分上限H为植被冠层深度，z的取向向下（即 z=0为植被上界，z=H为植被下界），L0为叶面积指数（无 单位量纲），是农学、植被生态学中最重要的常用参数。
叶面积指数的含义
7
§4.3.1 植被辐射传输中常用参数
1
GL (z, ) 2 2 gL (z, L ) L dL
Ω 为辐射传输方向，方向夹角的余弦：
L cos cos cos L sin sinL cos( L )
、L分别为传输方向和叶片法向的天顶角，、 L分别为两个方向的方位角。
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《定量遥感》
第四章 植被定量遥感模型
武汉大学遥感信息工程学院 龚龑
第四章 植被定量遥感模型
§4.1 冠层反射率模型概述 §4.2 冠层反射率几何光学模型 §4.3 植被辐射传输模型
§4.3.1 植被辐射传输中常用参数 §4.3.2 植被辐射传输方程及解 §4.3.3 辐射传输模型改进
2
§4.3.1 植被辐射传输中常用参数
(2) G 函数
如果叶片垂直取向且方位独立，即gL(z, ΩL) = δ(μL-0)时， G 函数：
GL
(z, )
1
2
2 0
2 0
gL
(z,
L
)
L
dLdL
GL
(
z,
)
2
sin
注意绝对值 |cosυ| 在2π空间积分为4
12
§4.3.1 植被辐射传输中常用参数
(2) G 函数
当叶片均匀（或球型）取向，gL(z, ΩL) = 1
H
0 uL(z)dz L0
式中积分上限H为植被冠层深度，z的取向向下（即 z=0为植被上界，z=H为植被下界），L0为叶面积指数（无 单位量纲），是农学、植被生态学中最重要的常用参数。
叶面积指数的含义
7
§4.3.1 植被辐射传输中常用参数
遥感物理-辐射传输模型
首先引入叶片散射相函数γL(ΩL, Ω’Ω)，表示当 方向为Ω’的辐射入射到法向取向为ΩL的叶片时， 被散射到Ω方向的比例。
若叶片的散射特征可以看成是两个半径不同的反射 和透射半球，即：
叶片的物理特性包括叶片尺度、叶片取向、叶表 面粗糙度以及叶片光学性质（如反射率、透过率 和吸收率）等。
考虑由叶片所组成的整体性质，需要定义一些植 被群体特性参数，它们是对植被冠层结构和光学 特征的一种提炼化描述，是对全体叶片分布统计 平均的结果。这些统计量包括叶面积密度分布、 G函数和函数。
叶面积密度分布
当然，由于相互融合，两类模型现在已经区分不明显了， 即以几何光学为基础的模型加入了对多次散射的考虑，而 以辐射传输为基础的模型加入了对热点现象的考虑。
热点(hot spot)现象
所谓热点(hot spot)现象，即当传感器与太阳位于同 一方向时，传感器所接收的地面辐射最强（地面反 射率最大、地面光强最强、最热）。 几何光学模型可以较好地解释热点现象。 光照背景的比例
植被辐射传输过程的特殊性
• 大气中散射和吸收粒子的分布可以看成是平面平行 分布，即粒子特性仅随高度发生变化，同一高度上的 分布可以看成均一分布；而植被则在三维空间上均有 变化，植被个体间往往存在一不定期的间隙，造成其 在水平面上的不连续性，因而使问题复杂化。
植被辐射传输过程的特殊性
• 大气中散射体为粒状分布，而植被中散射体—叶片 则有一定的取向和大小。前者造成植被中的辐射不仅 与传输路径长度和路径上叶片密度有关，而且与路径 上叶片的取向有关；后者则造成明显的“热点”现象， 即当观测方向与辐射方向正好相反时，出现较强的反 射亮度。
2）植被累积面积增大
“丘形”分布
在背景土壤反射率较高（如红 光波段）而且植被较为稀疏的 情况下，反射率会出现“丘形” 分布。 原因：1）星下点背景反射率 影响较大
若叶片的散射特征可以看成是两个半径不同的反射 和透射半球，即：
叶片的物理特性包括叶片尺度、叶片取向、叶表 面粗糙度以及叶片光学性质（如反射率、透过率 和吸收率）等。
考虑由叶片所组成的整体性质，需要定义一些植 被群体特性参数，它们是对植被冠层结构和光学 特征的一种提炼化描述，是对全体叶片分布统计 平均的结果。这些统计量包括叶面积密度分布、 G函数和函数。
叶面积密度分布
当然，由于相互融合，两类模型现在已经区分不明显了， 即以几何光学为基础的模型加入了对多次散射的考虑，而 以辐射传输为基础的模型加入了对热点现象的考虑。
热点(hot spot)现象
所谓热点(hot spot)现象，即当传感器与太阳位于同 一方向时，传感器所接收的地面辐射最强（地面反 射率最大、地面光强最强、最热）。 几何光学模型可以较好地解释热点现象。 光照背景的比例
植被辐射传输过程的特殊性
• 大气中散射和吸收粒子的分布可以看成是平面平行 分布，即粒子特性仅随高度发生变化，同一高度上的 分布可以看成均一分布；而植被则在三维空间上均有 变化，植被个体间往往存在一不定期的间隙，造成其 在水平面上的不连续性，因而使问题复杂化。
植被辐射传输过程的特殊性
• 大气中散射体为粒状分布，而植被中散射体—叶片 则有一定的取向和大小。前者造成植被中的辐射不仅 与传输路径长度和路径上叶片密度有关，而且与路径 上叶片的取向有关；后者则造成明显的“热点”现象， 即当观测方向与辐射方向正好相反时，出现较强的反 射亮度。
2）植被累积面积增大
“丘形”分布
在背景土壤反射率较高（如红 光波段）而且植被较为稀疏的 情况下，反射率会出现“丘形” 分布。 原因：1）星下点背景反射率 影响较大
植被冠层3D辐射传输模型及热辐射方向性模拟
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｄｉ ｃｉ ｎ ｂ ｒ ａ ａ ｉ ｔ ｎ ｏ ａ 叩 ｙ ｗ ｓ ｓｕ ｉｄ ａ ｄ ｔ ｅｒ ｌ ｔｄ ｍｏ ｅ ａ ｅ ｐ ｒ ｔ ａ ｔ ｅ ｌｒ ｄａ ｉ ｆｃ ｎ ａ ｔｄ ｅ ｎ ｈ ｅ ａｅ ｄ ｌｗ ｓ ｓ ｔ ．Ａｃ ｏ ｄｎ ｏ ｔ ｅ ｍｅ ｈ — ｅ ｏｌ ｍ ｏ ｕ ｃ ｒ ｉｇ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ｓ ｏ ｄ ａｉ ｅｔａ ｓ ｒ ３ ａ ｏ ｙ ｓ ｅ ｅ ｒ ｓ ｂ ｉｈ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｅ ｅ ｅ ｅ ｄｓ ｒｔ ｅ ｙ ｄｆ ｒｎ ｉｌｃ ｌ ．Ａ ｃ ｒ — ｉｍ ｒ ｉｔ １ｎ ｆ ． Ｄ ｃ ｎ ｐ ｃ ｎ ｓｗｅｅ ｅ ｔ ｌ ｅ ｎ ｈ ｃ ｎ ｓｗ ｒ ｉｃｅ ｉ ｄ ｂ ｉ ｅ ｅ ｔ ｅｌ ｆ ａ ｖ ． ＿ ｅ ａ ｓ ｚ ａ ｓ ｃ ｏ ｄ
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第２ ９卷第 １ 期 ２ １ ２月 ０ ０年 文章编号 ：０ １ ９ １ （０ ０ ０ — ０ ８— ７ １０ — ０４ ２ １ ） １ ０ ３ ０
ｃ ｌ ａ ａｃ ｌ ｔｄ ｉ ａｌ ，ｔ ｅ ｄｒ ｃｉｎ ｅｍａ ａ ｉｔ ｎ ｏ ａ ｏ ｙｃ ｕ ｄ ｂ ｅｒｅ ｅ ｒ ｍ ｅ ｉｔｇ ａ ａ ｃ ｌ ｔ ｎ ｏ ｅｌ Ｗ ｃ ｌｕ ａｅ ．Ｆ ｎ ｌｙ ｈ ｉ ｔ ａ ｔ ｒ ｌ ｒ ｄａ ｉ ｆｃ ｎ ｐ ｏ ｌ ｅ ｒ ｔ ｖ ｄ ｆｏ ｔ ｎ ｅ ｒ ｃ ｕ ａｉ ｆ ｓ ｓ ｅ ｏｌ ｈ ｏ ｉ ｈ ｌ ｌ ｏ ａｌｄｆ ｒ ｎｉ ｏ ｉ ｓｉ ｈ ｅ ｓ ｈ ｒ ． ｌ ｉ ｅ ｅ ｔ ｂ ｄ ｅ ｔ ｅ ｈ ｍｉ ｅｅ ｌ ａ ｎ ｐ ｅｅ ｉｔ ｇ ｉ －ｉ ａａ ｗ ｒ ｓ ｄ ｔ ｅ ｔ ｈ Ｄ ａ ｉｔ ｅ ｔ ｓｅ ｄ ｌ ｎ ｈ ｘｓｉ ｎ ｓ ｕ ｄ ｔ ｅ ｅ ｕ ｅ ｏ ｔｓ ｔ ｅ ３ ｒ ｄ ａｉ ｒ ｆ ｒｍｏ ｅ ｄ ｔ ｅ ｎ ｔ ｖ ａ ｎ ａ
第２ ９卷第 １ 期 ２ １ ２月 ０ ０年 文章编号 ：０ １ ９ １ （０ ０ ０ — ０ ８— ７ １０ — ０４ ２ １ ） １ ０ ３ ０
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当然，由于相互融合，两类模型现在已经区分不明显了， 即以几何光学为基础的模型加入了对多次散射的考虑，而 以辐射传输为基础的模型加入了对热点现象的考虑。
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热点 (hot spot) 现象
• 1975年，在总结前人多年工作的基础上，Ross出版了他 的论著（俄文版），正式确定了植被内部的辐射传输方程， 进而建立植被光学特性和结构特性与辐射场之间的关系。
文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模
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与大气相比，植被中的辐射传输过程要复杂得多，这集中 表现在两点：
如果我们遥感专业的研究生只懂植被指数，那么遥感专业就可以取消了。
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但是不可否认的是，遥感也象其它学科一样，经历着从简 单到复杂、从定性到定量的发展过程和发展趋势，尤其是 作为一门新兴学科，更是如此。以植被指数、光谱-地物相 关方法为代表的工作是在实验数据和感官经验的基础上完 成的，缺乏一套有力完整的理论体系作支撑，因而是经验 或半经验的。其理论基础是统计相关，其根本弱点在于主 观性和片面性，具有数据的局限性和结果的难以重复性。 随着遥感定量化呼声日高和遥感手段的日益丰富完备，迫 切需要发展有物理意义的理论模型，解决植被遥感中存在 的问题和不足。
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在研究植被等地物的光谱特征时，人们逐渐发现了“同物 异谱、异物同谱”的现象，地面测量的光谱曲线与实际遥 感测量的光谱曲线很难一一对应。研究者考虑到这种现象 可能是混合象元引起的，于是引进了混合象元模型及其求 解方法。在混合象元中，植被的反射率是已知的。
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植被遥感传输理论的三个里程碑成果：
• 1950年，Chandrasekhar给出辐射传输方程的具体表达式， 并在大气和核物理等研究领域迅速得到应用和发展。
• 1953年，门司正三和佐伯敏郎（Monsi and Saeki）从实 测测定和理论推导两方面建立了光强对叶面积的依赖关系。 其中所采用的理论就是辐射传输的基本定律—BeerLambert消光定律，从而开始了用辐射传输理论对植被冠 层的研究。
但是实际上，由于植被反射率是由叶片、下层土壤等形成 的综合因素，即植被区域不是一个平面刚体，辐射是可以 穿过冠层表面的，通过各种散射后，再从冠层上界逸出， 被传感器所接收。因而形成冠层反射率模型。
可以这样认为，混合象元是二维的，冠层反射率模型是三 维的。
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所谓热点(hot spot)现象，即当传感器与太阳位于同 一方向时，传感器所接收的地面辐射最强（地面反 射率最大、地面光强最强、最热）。 几何光学模型可以较好地解释热点现象。
K e [ a ( i, i) a ( v , v ) O ( i, v , ) G
a(θv,φv)
其中第一个属于遥感数字图象处理研究范畴，后两个属于 遥感物理研究范畴，而中间两个则属于二者交叉研究范畴。
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在冠层反射率模型中，通常分为两类，即几何光学模型与 辐射传输模型。
之所以分成两类模型，主要是由于地面的植被（在生态学 上就是森林、草地、农作物）主要有两种外在形态。一种 是几何特征明显（如树木、灌丛、成垄分布的农作物等）， 另一种则无明显几何特征（如大面积的草地、已封垄的农 作物等）。
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如果从遥感分析的角度，我们可以依据尺度由大向小排列 顺序如下：
• 象元之间的关系，即遥感影象上的纹理特征； • 象元本身的属性，如根据象元光谱特征，进行分类； • 混合象元，即判断象元内部各种地物所占比例； • 端元（冠层）反射，表征端元内部由于辐射进入， 或邻近遮挡而引起的辐射变化； • 材料波谱，如叶片内部各组分的结构与光谱特征。
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我们如何定量地研究植被覆盖区域的反射特征？
植被遥感中，从一开始就被普遍认同和采用的方法 是，利用植被反射光谱在可见光和近红外波段上明 显的不同，构建遥感植被指数，在研究纠正植被形 态、土壤光学特性、太阳位置以及云和大气等影响 的基础上，反演地表状况，用以与各种植被变量 （包括LAI）、植株生物量、植被覆盖度、光合组织 总量、光合有效辐射和初级生产力等因子进行相关。 这种方法抓住了植被的光谱特征，简单而明确，具 有很强的实用性，易于为大多数研究者所接受。目 前开展的大部分植被遥感的研究工作都是从这方面 展开的。
a(θi,φi) O(θi,θv,φ)
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辐射传输模型
植被遥感接收的信息是植被上界的出射辐射（不考 虑大气影响），它是辐射在植被—土壤耦合体系中 多次散射和吸收的结果，而辐射传输理论可以比较 系统、较完整地描述该过程。通过辐射传输理论， 我们可以准确地计算植被上界的出射辐射量，或根 据这一信息反演植被的光学特性和结构特性，因而 从理论的高度解决了植被遥感的定量化问题。同时 在解决问题的过程中，还可以借鉴许多辐射传输理 论的最新进展和突破，从而将使这一领域充满活力。
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热点 (hot spot) 现象
• 1975年，在总结前人多年工作的基础上，Ross出版了他 的论著（俄文版），正式确定了植被内部的辐射传输方程， 进而建立植被光学特性和结构特性与辐射场之间的关系。
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与大气相比，植被中的辐射传输过程要复杂得多，这集中 表现在两点：
如果我们遥感专业的研究生只懂植被指数，那么遥感专业就可以取消了。
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但是不可否认的是，遥感也象其它学科一样，经历着从简 单到复杂、从定性到定量的发展过程和发展趋势，尤其是 作为一门新兴学科，更是如此。以植被指数、光谱-地物相 关方法为代表的工作是在实验数据和感官经验的基础上完 成的，缺乏一套有力完整的理论体系作支撑，因而是经验 或半经验的。其理论基础是统计相关，其根本弱点在于主 观性和片面性，具有数据的局限性和结果的难以重复性。 随着遥感定量化呼声日高和遥感手段的日益丰富完备，迫 切需要发展有物理意义的理论模型，解决植被遥感中存在 的问题和不足。
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在研究植被等地物的光谱特征时，人们逐渐发现了“同物 异谱、异物同谱”的现象，地面测量的光谱曲线与实际遥 感测量的光谱曲线很难一一对应。研究者考虑到这种现象 可能是混合象元引起的，于是引进了混合象元模型及其求 解方法。在混合象元中，植被的反射率是已知的。
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植被遥感传输理论的三个里程碑成果：
• 1950年，Chandrasekhar给出辐射传输方程的具体表达式， 并在大气和核物理等研究领域迅速得到应用和发展。
• 1953年，门司正三和佐伯敏郎（Monsi and Saeki）从实 测测定和理论推导两方面建立了光强对叶面积的依赖关系。 其中所采用的理论就是辐射传输的基本定律—BeerLambert消光定律，从而开始了用辐射传输理论对植被冠 层的研究。
但是实际上，由于植被反射率是由叶片、下层土壤等形成 的综合因素，即植被区域不是一个平面刚体，辐射是可以 穿过冠层表面的，通过各种散射后，再从冠层上界逸出， 被传感器所接收。因而形成冠层反射率模型。
可以这样认为，混合象元是二维的，冠层反射率模型是三 维的。
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所谓热点(hot spot)现象，即当传感器与太阳位于同 一方向时，传感器所接收的地面辐射最强（地面反 射率最大、地面光强最强、最热）。 几何光学模型可以较好地解释热点现象。
K e [ a ( i, i) a ( v , v ) O ( i, v , ) G
a(θv,φv)
其中第一个属于遥感数字图象处理研究范畴，后两个属于 遥感物理研究范畴，而中间两个则属于二者交叉研究范畴。
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在冠层反射率模型中，通常分为两类，即几何光学模型与 辐射传输模型。
之所以分成两类模型，主要是由于地面的植被（在生态学 上就是森林、草地、农作物）主要有两种外在形态。一种 是几何特征明显（如树木、灌丛、成垄分布的农作物等）， 另一种则无明显几何特征（如大面积的草地、已封垄的农 作物等）。
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如果从遥感分析的角度，我们可以依据尺度由大向小排列 顺序如下：
• 象元之间的关系，即遥感影象上的纹理特征； • 象元本身的属性，如根据象元光谱特征，进行分类； • 混合象元，即判断象元内部各种地物所占比例； • 端元（冠层）反射，表征端元内部由于辐射进入， 或邻近遮挡而引起的辐射变化； • 材料波谱，如叶片内部各组分的结构与光谱特征。
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我们如何定量地研究植被覆盖区域的反射特征？
植被遥感中，从一开始就被普遍认同和采用的方法 是，利用植被反射光谱在可见光和近红外波段上明 显的不同，构建遥感植被指数，在研究纠正植被形 态、土壤光学特性、太阳位置以及云和大气等影响 的基础上，反演地表状况，用以与各种植被变量 （包括LAI）、植株生物量、植被覆盖度、光合组织 总量、光合有效辐射和初级生产力等因子进行相关。 这种方法抓住了植被的光谱特征，简单而明确，具 有很强的实用性，易于为大多数研究者所接受。目 前开展的大部分植被遥感的研究工作都是从这方面 展开的。
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辐射传输模型
植被遥感接收的信息是植被上界的出射辐射（不考 虑大气影响），它是辐射在植被—土壤耦合体系中 多次散射和吸收的结果，而辐射传输理论可以比较 系统、较完整地描述该过程。通过辐射传输理论， 我们可以准确地计算植被上界的出射辐射量，或根 据这一信息反演植被的光学特性和结构特性，因而 从理论的高度解决了植被遥感的定量化问题。同时 在解决问题的过程中，还可以借鉴许多辐射传输理 论的最新进展和突破，从而将使这一领域充满活力。