针叶林冠层热点及多角度无人机遥感观测及特征分析

摘要：多角度遥感观测是研究植被冠层BRDF（（ BidirectionalReflectanceDistribution Function）特性的重要手段， 但目前 对森林冠层进行连续间隔采样的多角度遥感观测及数据较少，热点方向的观测尤为缺乏。本研究基于无 人机多角度高光 谱成像系统，在主平面上对针叶林冠层以等角度连续间隔采样进行多角度观测，获取了主平面 上多角度（（ 包括热点和暗 点）高光谱影像，并将观测结果与四尺度几何光学模型模拟结果进行对比分析。多角 度观测获取的植被冠层反射率呈现 出典型的植被方向反射特征，后向大部分角度观测的冠层反射率高于前向， 在热点处出现峰值，在暗点附近方向出现最 低值，观测天顶角VZA（（ ViewZenithAngle）较大时表现出明显的 “碗边效应”。结果表明：（1）观测的针叶林冠层反射率 及BRDF特性与四尺度模型模拟基本一致，但红光波段模 拟的热点反射率稍低于观测，前向观测VZA较大时模拟与观 测结果差异稍大；（2）冠层结构及叶片光学特性的 差异会导致观测到的BRDF特征不同；（3）观测的针叶林冠层BRDF 呈现明显的光谱效应，不同波段呈现的各向 异性特性不同，红光波段各向异性最强，近红外波段最弱；（4）BRDF的光 谱效应差异导致观测到的植被指数也 表现出各向异性，NDV（I（NormalizedDifference Vegetation Index）、PR（I（Photochemical Reflectance Index）和MTCI （MERIS Terrestrial Chlorophyll Index）在热点方向最低，EVI（Enhanced Vegetation Index） 在热点方向最高。本研 究中无人机多角度成像观测提供的角度和高光谱信息，尤其是热点和暗点信息，在地物识别及分 类、植被冠层 结构反演及碳循环关键参数获取等研究方面具有较好的应用前景，在其它地物反射或热辐射等方向性特性 研究 中也具有较大的潜力。

关键词：二向反射特性，BRDF，多角度遥感，热点，无人机，高光谱遥感，针叶林

期刊：遥感学报

DOI：10.11834/jrs.20219435

设备：GaiaSky