利用BRDF模型改进PRI反演水稻光能利用率

来源：农业工程学报杂志2022年第14期北京时间：

作者：张展豪,郭建茂,郭彩云,金淑媛,

摘要：为探究双向反射分布（Bidirectional Reflectance Distribution Function，BRDF）模型改进的光化学植被指数（Photochemical Reflectance Index，PRI）反演水稻冠层光能利用率（Light Use Efficiency，LUE）能力，该研究利用多角度水稻冠层辐射数据和同期通量观测数据，引入BRDF模型对多角度PRI进行观测角度标准化处理。获取晴天09:00-15:00每半小时数据156组，其中130组数据用来建模，另外26组数据对所建模型进行验证。结果表明：BRDF模型在晴空指数（Clearness Index，CI）较低时拟合效果较差，随着CI的升高模型模拟效果变好；BRDF模型的拟合参数受光照条件和植被状况的影响，不同CI范围下的各向同性权值ki与LUE相关性均良好（决定系数大于0.3），在0.6≤CI0.7时相关性最佳，决定系数为0.63；无论是否采用BRDF模型的角度校正，由PRI反演LUE的模型均可采用线性形式或指数形式；但采用BRDF模型的角度校正后，反演模型精度得到显著提升，决定系数从0.46（P0.01，校正前）提高到0.8（P0.01，校正后）；验证结果显示，采用BRDF模型的角度校正前后，相对反演偏差指数由1.34提升到 2.6，同时验证的拟合决定系数也由0.44提高到0.87。该研究相比较传统多角度遥感观测的PRI指数，BRDF模型的角度修正提高了PRI对水稻LUE的反演能力，证明了多角度冠层光谱观测可利用BRDF模型提高其植被指数对植物生理活动探测能力的可行性。

关键词：反演, 水稻, 光能利用率, 多角度光化学植被指数, 核驱动BRDF模型, 晴空状况