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植被遥感辐射传输建模中的异质性研究进展

遥感学报 2016年第5期20卷 933-945页

作者：柳钦火曹彪曾也鲁李静杜永明闻建光范渭亮赵静杨乐中国科学院遥感与数字地球研究所遥感科学国家重点实验室北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100049 电子科技大学资源与环境学院四川成都610054

遥感辐射传输建模是在研究电磁波与地物相互作用机理的基础上,建立遥感观测信号与地物属性、地物结构和观测几何等参量之间定量关系的模型,是理解遥感观测信号和反演地表参量的理论基础。近年来空间异质性问题引起了定量遥感领域的高度... 详细信息

遥感辐射传输建模是在研究电磁波与地物相互作用机理的基础上,建立遥感观测信号与地物属性、地物结构和观测几何等参量之间定量关系的模型,是理解遥感观测信号和反演地表参量的理论基础。近年来空间异质性问题引起了定量遥感领域的高度关注,高分辨率卫星及激光雷达等数据的日益丰富给研究空间异质性提供了有力支撑。在异质性植被场景遥感辐射传输建模过程中,像元内部的组分比例、3维结构、空间格局以及端元边界处的阴影效应与散射过程等方面是需要重点考虑的因素。本文在总结非均质地表空间异质性描述的基础上,分别总结了植被二向性反射与热红外辐射方向性建模研究的发展历程,以及非均质地表植被遥感建模研究的最新进展,并指出了地表遥感建模中研究异质性问题的发展方向。

关键词：空间异质性辐射传输建模混合像元 3维结构

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毛竹林参数遥感定量反演与软件实现

毛竹林参数遥感定量反演与软件实现

作者：范渭亮浙江农林大学

学位级别：硕士

本研究是国家自然科学基金（编号:30700638）和国家林业局948项目（编号:2008-4-49）的部分内容。竹林是中国亚热带地区特殊的森林类型,在区域生态系统中具有重要地位和作用。目前应用遥感方法对毛竹林的研究主要在毛竹林遥感信息提取... 详细信息

本研究是国家自然科学基金（编号:30700638）和国家林业局948项目（编号:2008-4-49）的部分内容。竹林是中国亚热带地区特殊的森林类型,在区域生态系统中具有重要地位和作用。目前应用遥感方法对毛竹林的研究主要在毛竹林遥感信息提取和用统计方法直接估计毛竹林地上部生物量方面。除生物量以外,以遥感数据为基础的毛竹林生物物理参数反演目前鲜见报道。而生物物理参数制图可以从空间上直接反应毛竹林信息,并能推算其它如生物量、生物碳含量等生物物理参数。因此,这方面的研究具有重要意义。本研究借助卫星遥感数据,在地面样地调查数据的支持下,研究以下几方面内容:1.利用BP人工神经网络方法和最大似然法提取研究区毛竹林遥感信息;2.简化单株毛竹模型,利用9个建模样本建立毛竹林样地的三维场景模型;3.结合遥感影像,利用场景模拟结果获得毛竹林四分量的端元并进行混合像元的线性分解;4.利用模拟真实场景的像元分解结果反演毛竹林郁闭度、株数、叶面积指数、加权平均年龄四个生物物理参数;5.用Matlab语言编写毛竹林参数遥感定量反演软件。通过研究,本文主要得到以下几个结论:1.通过简化的单株毛竹模型,结合样地的空间信息建立了毛竹林样地的三维场景模型,用郁闭度这一指标验证表明场景模拟的精度较高（R=0.78）,模拟真实场景的混合像元分解方法将样地调查数据的先验知识应用于端元提取,并将三维模拟模型引入到二维的线性光谱分解当中而具有一定的优势和推广前景;2.基于模拟端元的混合像元分解结果比基于影像端元和参考端的精度高且具有良好的稳健性,对55个样地像元进行线性分解,用郁闭度进行精度验证,结果表明模拟端元取得了相对较好的精度（影像端元R=0.0001,参考端元R=0.0034,模拟端元R=0.2053）且相对误差最小;3.利用毛竹林四分量混合像元分解的结果反演了毛竹林的郁闭度（R=0.21）、株数（R=0.49）、叶面积指数（R=0.59）、加权平均年龄（R=0.40）,为从遥感数据中精确获取植被生物物理参数提供了新的技术,同时也为毛竹林的经营管理提供了新的参考;4.通过反演模型得到的安吉县毛竹林生物物理参数图基本真实的反映其空间分布情况,如安吉县西南部毛竹林平均年龄较小,郁闭度较大,叶面积指数较高,株数也相对较多。

关键词：毛竹林参数遥感场景模拟定量反演软件实现

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树冠尺寸对冠层间隙率和聚集度指数的影响

遥感学报 2016年第6期20卷 1319-1327页

作者：耿君田庆久涂丽丽范渭亮王晓菲南京大学国际地球系统科学研究所江苏南京210023 江苏省地理信息技术重点实验室江苏南京210023 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心江苏南京210023 浙江农林大学环境与资源学院浙江临安311331

冠层间隙率和叶片聚集度指数对植被拦截光和冠层辐射传输过程有重要影响。叶片往往以树冠的形式聚集在森林中,而树冠在诸多森林冠层几何光学模型中有重要作用。之前的研究主要集中于树冠的形状(例如圆柱、圆锥、椭球、圆锥+圆柱等)特征... 详细信息

冠层间隙率和叶片聚集度指数对植被拦截光和冠层辐射传输过程有重要影响。叶片往往以树冠的形式聚集在森林中,而树冠在诸多森林冠层几何光学模型中有重要作用。之前的研究主要集中于树冠的形状(例如圆柱、圆锥、椭球、圆锥+圆柱等)特征对冠层间隙率和叶片聚集度的影响。然而,树冠的结构特征除了包括形状特征外,还包括尺寸特征。事实上,树冠的尺寸特征是植被在长期进化过程中与自然环境相互作用的结果,且比树冠形状特征具有更明显的地理空间特征。本文首先修改了前人常用的用于描述树冠分布的泊松分布模型,其次,利用超几何模型更为真实地、定量地描述树冠之间的排斥效应和树冠的分布情况;最后,以椭球树冠为例,设定了从"瘦高"型到"矮胖"型等7种尺寸的树冠,分别通过固定树冠半径和树冠体积两种途径探讨了树冠尺寸特征对冠层间隙率和叶片聚集度的影响。结果表明:(1)无论固定树冠半径,还是固定树冠体积,树冠尺寸特征对冠层间隙率和叶片聚集度指数的影响,均比树冠形状特征对间隙率和叶片聚集度指数的影响明显;(2)树冠的尺寸对冠层间隙率和叶片聚集度的影响非常显著,且具有明显的规律性。树冠在观测方向的投影面积越大,冠层间隙率越小,叶片聚集指数度越大,冠层内叶片越趋于泊松分布。

关键词：树冠尺寸间隙率聚集度指数超几何分布树冠形状

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大气校正对毛竹林生物量遥感估算的影响

应用生态学报 2010年第1期21卷 1-8页

作者：范渭亮杜华强周国模徐小军崔瑞蕊董德进浙江林学院环境科技学院浙江临安311300

基于LandsatTM影像对毛竹林生物量进行了估算,并利用6种大气校正方法(FLAASH、6S、DOS1～DOS4)分析了大气校正对毛竹林生物量遥感估算的影响.结果表明:6种大气校正模型均能有效地消除大气影响;不同大气校正模型校正后,归一化植被指数(ND... 详细信息

基于LandsatTM影像对毛竹林生物量进行了估算,并利用6种大气校正方法(FLAASH、6S、DOS1～DOS4)分析了大气校正对毛竹林生物量遥感估算的影响.结果表明:6种大气校正模型均能有效地消除大气影响;不同大气校正模型校正后,归一化植被指数(NDVI)与毛竹林生物量之间的关系得到很好改善;对于同一种大气校正方法而言,NDVI、红外指数(II)和近红外指数(MI)与生物量之间关系的差异较大,说明在探讨植被指数的生物物理意义时必须进行大气校正;与其他5种模型相比,DOS3模型校正后的LandsatTM数据与毛竹林生物量之间具有最高的相关系数,但6种校正模型校正前后LandsatTM数据与毛竹林生物量之间的相关系数没有显著差异,说明采用单一时相遥感影像建立多元线性回归模型估算生物量时,可以不进行大气校正.

关键词：大气校正生物量遥感估算植被指数

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《农业气象学》教学改革的探索与实践

教育现代化 2019年第87期 81-82页

作者：范渭亮浙江农林大学

《农业气象学》是农林类高等大专院校培养专业人才的重要课程之一,针对当前教学环节中出现的师资配置问题、课程教学内容与高考改革的兼容性问题、教材内容的更新问题和教学方式方法的提升问题,提出如下建议:进行有专业针对性的师资配... 详细信息

《农业气象学》是农林类高等大专院校培养专业人才的重要课程之一,针对当前教学环节中出现的师资配置问题、课程教学内容与高考改革的兼容性问题、教材内容的更新问题和教学方式方法的提升问题,提出如下建议:进行有专业针对性的师资配置、合理设置农业气象学的先导课程、教材创新与教师再培养和提升教学方式多样性。

关键词：农业气象学课程教学教学改革探索实践

基于四尺度几何光学模型的森林地上生物量遥感估算

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遥感技术与应用 2018年第6期33卷 1046-1055页

作者：孙凤娟居为民方美红范渭亮国际地球系统科学研究所南京大学江苏南京210023 浙江农林大学环境与资源学院浙江杭州311300

森林地上生物量(AGB)是评价森林生态系统功能的重要参数,遥感是获取区域尺度AGB的有效手段。以内蒙古根河市为研究区,利用TM遥感影像数据和33个森林样地调查数据,基于四尺度几何光学模型的森林AGB遥感估算方法,首先,基于样地观测数据建... 详细信息

森林地上生物量(AGB)是评价森林生态系统功能的重要参数,遥感是获取区域尺度AGB的有效手段。以内蒙古根河市为研究区,利用TM遥感影像数据和33个森林样地调查数据,基于四尺度几何光学模型的森林AGB遥感估算方法,首先,基于样地观测数据建立树冠面积(SA)估算AGB的方程;再利用四尺度几何光学模型建立由冠层反射率反演SA的查找表,由TM影像反演SA,进而估算AGB。在全部33个样地,估算的AGB与观测数据的一致性(RMSE=20.8t·hm-2,R2=0.45)明显优于基于差值植被指数(DVI)(RMSE=27.7t·hm-2,R2=0.09)和混合像元分解(SMA)(RMSE=27.6t·hm-2,R2=0.02)方法建立的统计模型的估算结果。利用19个针叶林样地的观测数据验证表明,估算的AGB的RMSE和R2分别为20.8t·hm-2和0.53,利用DVI估算的AGB的RMSE和R2分别为31.5t·hm-2和0.18,利用SMA方法估算的AGB的RMSE和R2分别为31.8t·hm-2和0.14;对于14个阔叶林样地,估算的AGB的RMSE和R2分别为20.9t·hm-2和0.47,利用DVI估算的AGB的RMSE和R2分别为21.4t·hm-2和0.01,利用SMA方法估算的AGB的RMSE和R2分别为20.6t·hm-2和0.11。结果表明:通过反演与AGB紧密联系的SA,进行AGB的遥感估算是一种有效可行的技术方法。

关键词：森林地上生物量四尺度几何光学模型混合像元分解遥感估算

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模拟真实场景的混合像元分解

遥感学报 2010年第6期14卷 1241-1258页

作者：范渭亮杜华强周国模徐小军崔瑞蕊董德进浙江农林大学浙江省森林生态系统碳循环与固碳减排重点实验室环境科技学院浙江临安311300

在总结混合像元分解方法的基础上,提出了一种模拟真实场景的像元分解方法,该方法首先通过真实场景的模拟获得各分量的丰度,结合遥感影像与场景模拟的丰度反演端元反射率(模拟端元),最后用带约束条件的线性模型进行混合像元分解。用浙江... 详细信息

在总结混合像元分解方法的基础上,提出了一种模拟真实场景的像元分解方法,该方法首先通过真实场景的模拟获得各分量的丰度,结合遥感影像与场景模拟的丰度反演端元反射率(模拟端元),最后用带约束条件的线性模型进行混合像元分解。用浙江省安吉县毛竹林调查资料及LandsatTM对该方法进行验证和对比分析表明,基于模拟端元的混合像元分解结果比基于影像端元和参考端元的精度高且具有良好的稳健性。模拟真实场景的混合像元分解方法将样地调查数据的先验知识应用于端元提取,并将三维模拟模型引入到二维的线性光谱分解中,具有一定的优势和应用推广前景。

关键词：场景建模模拟端元像元分解线性模型 Landsat TM

ChatGPT为JAVA程序设计教学带来的利与弊——以浙江农林大学地理信息科学专业为例

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电脑与电信 2023年第10期 64-68页

作者：范渭亮浙江农林大学环境与资源学院、碳中和学院浙江杭州311300

随着机器学习和自然语言处理技术的快速发展,ChatGPT作为一种语言模型,为JAVA程序设计教学带来了新的机会和挑战。以浙江农林大学地理信息科学专业的JAVA程序设计课程为例,探讨地理信息科学专业学生在学习JAVA程序设计时面临的主要问题... 详细信息

随着机器学习和自然语言处理技术的快速发展,ChatGPT作为一种语言模型,为JAVA程序设计教学带来了新的机会和挑战。以浙江农林大学地理信息科学专业的JAVA程序设计课程为例,探讨地理信息科学专业学生在学习JAVA程序设计时面临的主要问题,针对这些问题,分析引入ChatGPT对JAVA程序设计教学应用带来的好处、问题和挑战,并对这些挑战逐一给出了解决方法的建议,以期带来JAVA程序设计教学品质的提升以及促进JAVA程序设计与地理信息科学专业教学的融合。

关键词： ChatGPT 面向对象 JAVA程序设计地理信息科学高校教育

Erf-BP混合像元分解及在森林遥感信息提取中应用

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林业科学 2011年第2期47卷 30-38页

作者：徐小军杜华强周国模董德进范渭亮崔瑞蕊浙江农林大学环境科技学院浙江省森林生态系统碳循环与固碳减排重点实验室临安311300

提出一种新的基于高斯误差函数(Gaussian error function,Erf)作为激活函数的BP神经网络(Erf-BP),并用于林区TM影像进行混合像元分解。研究表明:Erf-BP模型的精度高于线性无约束最小二乘法模型及最大似然法。通过在高分辨率影像上选取... 详细信息

提出一种新的基于高斯误差函数(Gaussian error function,Erf)作为激活函数的BP神经网络(Erf-BP),并用于林区TM影像进行混合像元分解。研究表明:Erf-BP模型的精度高于线性无约束最小二乘法模型及最大似然法。通过在高分辨率影像上选取验证样区精度检验得出:1)各端元总分解精度为89.2%,RMSE比线性无约束最小二乘法模型降低了近39%;2)该方法能够较高精度地提取森林遥感信息,精度达到86%,RMSE比线性无约束最小二乘法模型降低了近40.6%。将3种不同方法估计的整个研究区各端元面积百分比与森林资源二类调查数据作对比得出:Erf-BP模型精度略高于最大似然法,RMSE分别为4.18%和7.90%,两者精度明显高于线性无约束最小二乘法模型(RMSE=18.75%)。Erf-BP算法能够较高精度地对TM影像进行混合像元分解,尤其在森林信息提取上,为基于混合像元分解提取不同森林类型甚至树种遥感信息提供一种可行的方法。

关键词：高斯误差函数误差反向传播算法混合像元分解森林