作物冠层水分状态监测对优化灌溉策略具有重要意义。本研究应用无人机低空遥感技术实现冬马铃薯冠层等效水厚度(Canopy equivalent water thickness,CEWT)反演,通过田间试验,采用无人机搭载多光谱相机获取不同灌水处理下各生育期冬马铃...作物冠层水分状态监测对优化灌溉策略具有重要意义。本研究应用无人机低空遥感技术实现冬马铃薯冠层等效水厚度(Canopy equivalent water thickness,CEWT)反演,通过田间试验,采用无人机搭载多光谱相机获取不同灌水处理下各生育期冬马铃薯遥感影像,并同时测定3种水分指标:叶片含水率(Leaf water content,LWC)、叶片等效水厚度(Leaf equivalent water thickness,LEWT)和CEWT。对多光谱遥感影像剔除土壤背景,获取平均反射率(Average spectral reflectance,ASR)、植被指数(Vegetation indices,VIs)和纹理信息(Textures),基于相关系数分析降低自变量共线性构建数据集,结合偏最小二乘回归(Partial least squares regression,PLSR)、随机森林(Random forest,RF)和极限学习机(Extreme learning machine,ELM)构建定量反演模型,并获得试验区冬马铃薯CEWT空间分布信息。结果表明,冬马铃薯冠层水分指标随灌溉量增加呈上升趋势,各生育阶段ASR随着波长增加呈现先降低后上升特征。相对于LWC和LEWT,CEWT与ASR、VIs、Textures的相关性更优。基于ASR+VIs+Textures的RF模型表现最佳,预测能力较强,校正集、预测集决定系数分别为0.875和0.771,均方根误差分别为0.062、0.065 mm,RPD为2.055。研究表明多变量融合可显著提高冬马铃薯CEWT反演准确性,为冬马铃薯冠层水分状态评估提供了参考。展开更多
针对SCOPE(soil canopy observation of photosynthesis and energy fluxes)模型模拟冠层净辐射(0.4~2.5μm短波净辐射+2.5~50μm长波净辐射)时假设叶片空间随机分布的问题,开发考虑叶片空间聚集的冠层净辐射模拟新模型。将SCOPE模型的...针对SCOPE(soil canopy observation of photosynthesis and energy fluxes)模型模拟冠层净辐射(0.4~2.5μm短波净辐射+2.5~50μm长波净辐射)时假设叶片空间随机分布的问题,开发考虑叶片空间聚集的冠层净辐射模拟新模型。将SCOPE模型的短波净辐射模块和长波净辐射模块分别用考虑叶片空间聚集的GOST2模型和UFR97模型替换,形成新的冠层净辐射模拟模型NRC(modeling canopy net radiation considering spatial clumping index of leaves);通过浙江省安吉县1个毛竹(Phyllostachys edulis)林样地(1~4年生异龄林,4500株/hm^(2))2023年整年的观测数据验证,对比SCOPE模型和NRC模型对冠层净辐射的模拟结果。SCOPE模型和NRC模型对冠层净辐射的模拟结果都与观测值有强相关性,决定系数(R^(2))分别为0.97和0.99,均方根误差(RMSE)分别为47.24和13.31 W/m^(2)。SCOPE模型模拟得到的短波净辐射(R_(notot))存在低估(R^(2)=0.96,平均偏差MBE=-14.17 W/m^(2)),长波净辐射(R nttot)存在高估(R^(2)=0.46;MBE=50.27 W/m^(2)),而NRC模型分别成功模拟了R_(notot)(R^(2)=0.99,MBE=1.44 W/m^(2))和R nttot(R^(2)=0.71;MBE=1.34 W/m^(2))。NRC模型具备模拟叶片空间聚集条件下冠层净辐射的潜力。展开更多
为减小尺度不匹配引起的冠层截留模拟偏差,文章量化了全球降雨覆盖度在子网格尺度上的时空异质性特征,并将其引入陆面过程模式Community Land Model version 5(CLM5)的冠层截留参数化方案;同时,基于全球蒸散发产品,对改进的CLM5模拟降...为减小尺度不匹配引起的冠层截留模拟偏差,文章量化了全球降雨覆盖度在子网格尺度上的时空异质性特征,并将其引入陆面过程模式Community Land Model version 5(CLM5)的冠层截留参数化方案;同时,基于全球蒸散发产品,对改进的CLM5模拟降雨截留过程的能力进行系统评估。结果表明:改进的模型显著地提升了全球植被冠层截留量模拟的合理性,模拟均值由56.66降至49.13 mm。空间上,改进模型在中低纬度湿润半湿润区(如北美、欧亚中北部)和干旱过渡带(如萨赫勒、中亚)表现显著提升;时间上,与基准产品的显著相关区域比例显著增加,且空间连续性增强,尤其体现在中低纬度夏季月份及高纬度非生长季。尽管改进模型在原始雨林区、高纬度寒区(西伯利亚、加拿大北部)和极端干旱区模型的模拟效果提升有限,但通过表征降水空间异质性,文章提出的冠层截留参数化方案在整体上增强了陆面过程模式对水热通量的模拟能力。展开更多
文摘作物冠层水分状态监测对优化灌溉策略具有重要意义。本研究应用无人机低空遥感技术实现冬马铃薯冠层等效水厚度(Canopy equivalent water thickness,CEWT)反演,通过田间试验,采用无人机搭载多光谱相机获取不同灌水处理下各生育期冬马铃薯遥感影像,并同时测定3种水分指标:叶片含水率(Leaf water content,LWC)、叶片等效水厚度(Leaf equivalent water thickness,LEWT)和CEWT。对多光谱遥感影像剔除土壤背景,获取平均反射率(Average spectral reflectance,ASR)、植被指数(Vegetation indices,VIs)和纹理信息(Textures),基于相关系数分析降低自变量共线性构建数据集,结合偏最小二乘回归(Partial least squares regression,PLSR)、随机森林(Random forest,RF)和极限学习机(Extreme learning machine,ELM)构建定量反演模型,并获得试验区冬马铃薯CEWT空间分布信息。结果表明,冬马铃薯冠层水分指标随灌溉量增加呈上升趋势,各生育阶段ASR随着波长增加呈现先降低后上升特征。相对于LWC和LEWT,CEWT与ASR、VIs、Textures的相关性更优。基于ASR+VIs+Textures的RF模型表现最佳,预测能力较强,校正集、预测集决定系数分别为0.875和0.771,均方根误差分别为0.062、0.065 mm,RPD为2.055。研究表明多变量融合可显著提高冬马铃薯CEWT反演准确性,为冬马铃薯冠层水分状态评估提供了参考。
文摘针对SCOPE(soil canopy observation of photosynthesis and energy fluxes)模型模拟冠层净辐射(0.4~2.5μm短波净辐射+2.5~50μm长波净辐射)时假设叶片空间随机分布的问题,开发考虑叶片空间聚集的冠层净辐射模拟新模型。将SCOPE模型的短波净辐射模块和长波净辐射模块分别用考虑叶片空间聚集的GOST2模型和UFR97模型替换,形成新的冠层净辐射模拟模型NRC(modeling canopy net radiation considering spatial clumping index of leaves);通过浙江省安吉县1个毛竹(Phyllostachys edulis)林样地(1~4年生异龄林,4500株/hm^(2))2023年整年的观测数据验证,对比SCOPE模型和NRC模型对冠层净辐射的模拟结果。SCOPE模型和NRC模型对冠层净辐射的模拟结果都与观测值有强相关性,决定系数(R^(2))分别为0.97和0.99,均方根误差(RMSE)分别为47.24和13.31 W/m^(2)。SCOPE模型模拟得到的短波净辐射(R_(notot))存在低估(R^(2)=0.96,平均偏差MBE=-14.17 W/m^(2)),长波净辐射(R nttot)存在高估(R^(2)=0.46;MBE=50.27 W/m^(2)),而NRC模型分别成功模拟了R_(notot)(R^(2)=0.99,MBE=1.44 W/m^(2))和R nttot(R^(2)=0.71;MBE=1.34 W/m^(2))。NRC模型具备模拟叶片空间聚集条件下冠层净辐射的潜力。
文摘为减小尺度不匹配引起的冠层截留模拟偏差,文章量化了全球降雨覆盖度在子网格尺度上的时空异质性特征,并将其引入陆面过程模式Community Land Model version 5(CLM5)的冠层截留参数化方案;同时,基于全球蒸散发产品,对改进的CLM5模拟降雨截留过程的能力进行系统评估。结果表明:改进的模型显著地提升了全球植被冠层截留量模拟的合理性,模拟均值由56.66降至49.13 mm。空间上,改进模型在中低纬度湿润半湿润区(如北美、欧亚中北部)和干旱过渡带(如萨赫勒、中亚)表现显著提升;时间上,与基准产品的显著相关区域比例显著增加,且空间连续性增强,尤其体现在中低纬度夏季月份及高纬度非生长季。尽管改进模型在原始雨林区、高纬度寒区(西伯利亚、加拿大北部)和极端干旱区模型的模拟效果提升有限,但通过表征降水空间异质性,文章提出的冠层截留参数化方案在整体上增强了陆面过程模式对水热通量的模拟能力。
