基于PROSAIL结合VMG模型的冬小麦叶面积指数反演方法

作     者：王枭轩 卢小平 杨泽楠 高忠 王璐 张博文 WANG Xiaoxuan;LU Xiaoping;YANG Zenan;GAO Zhong;WANG Lu;ZHANG Bowen

作者机构：河南理工大学自然资源部矿山时空信息与生态修复重点实验室焦作454003 河北省林业和草原调查规划设计院石家庄050056 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2022年第53卷第6期

页      面：209-216页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0816[工学-测绘科学与技术] 081602[工学-摄影测量与遥感] 0714[理学-统计学（可授理学、经济学学位）] 0901[农学-作物学] 0701[理学-数学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2016YFC0803103) 河南省高校创新团队支持计划项目(14IRTSTHN026) 农业遥感监测关键技术研究项目。 

主　　题：冬小麦 叶面积指数 PROSAIL 多元回归模型 快速模拟退火算法 

摘      要：针对物理模型抗噪能力差且容易过拟合的问题,提出一种PROSAIL模型结合VMG(VARI(Visible atmospherically resistant index)、MGRVI(Modified green red vegetation index)、GRRI(Green red ratio index))多元回归模型反演冬小麦叶面积指数(Leaf area index,LAI)方法。实验基于无人机影像(Unmanned aerial vehicles,UAV),选择河南省焦作市东南部的山阳区为实验区,结合实测2个生育期冬小麦LAI数据。首先,构建RGB植被指数模型,选取其中最优VMG模型反演冬小麦LAI;然后,对PROSAIL参数敏感性进行分析,得到参数最优值,反演冬小麦LAI;最后,采用快速模拟退火(Very fast simulated annealing,VFSA)算法将两种模型结合,获得最优冬小麦LAI。结果表明:VFSA可以有效将PROSAIL模型和VMG模型结合,提高了反演精度,且优于VMG模型和PROSAIL模型,决定系数R^(2)高于0.8,均方根误差(RMSE)低于0.4 m^(2)/m^(2)。综上所述,冬小麦生长过程中,地面覆盖度增高,本文方法具有较强的辐射传输机理,为LAI反演提供一种有效的反演方法。