研究論文
張英慧、方紅亮等提出利用GPS衛星信號載噪聲比來估算植被葉面積指數和聚集指數的新方法
文章來源： | 發布時間：2019-11-26 | 【打印】 【關閉】
植被葉面積指數（leaf area index, LAI）是指單位陸地表面上的綠葉面積大小，植被聚集指數（clumping index, CI）則表征植被冠層中葉子的隨機和聚集分布情況。葉面積指數和聚集指數是植被生態過程模型中的重要參數，二者的大小直接影響植被冠層對入射光和降水的截獲能力。
目前葉面積指數與聚集指數的地面實測方法通常包括破壞法、光學儀器測量方法以及激光雷達等方法。這些方法比較費時費力，而且對大氣狀況比較敏感，容易受天氣和太陽光照條件的影響。
全球定位系統（GPS）衛星信號在L波段（L1：1.575 GHz，L2：1.227 GHz）傳輸，受大氣及天氣狀況影響較小，但受森林冠層的影響很大，會給信號帶來很大噪聲。 GPS信號的噪聲強度通常由載噪比（C/N0）來表示。載噪比是指GPS信號載波功率與噪聲功率密度的比值，一般可以通過GPS接收器和智能手機來獲取。
中國科學院地理科學與資源研究所博士研究生張英慧和導師方紅亮研究員等開展了利用GPS 衛星信號載噪聲比來估算植被葉面積指數與聚集指數的探索研究。他們在塞罕壩國家森林公園與江山嬌試驗林場，利用魚眼相機獲得森林葉面積指數和聚集指數等結構參數，同時利用安卓手機APP GPSTest記錄GPS衛星信號載噪比和衛星高度角等參數進行分析。
結果表明，LAI和CI與C/N0具有明顯的線性負相關關系。對衛星高度角進行校正后，可以利用C/N0實現對葉面積指數及聚集指數的估算（R2>0.8）。該項研究為森林冠層結構參數的估算提供了一個新的思路和途徑。
該研究獲得了國家自然科學基金(41531174,41471295) 和“十三五”國家重點研發計劃(2016YFA0600201)的支持。
相關研究論文：
Zhang Y., Fang, H., Ma, L., Ye, Y., and Wang Y., 2020. Estimation of forest leaf area index and clumping index from the Global Positioning System (GPS) satellite carrier-to-noise-density ratio (C/N0). Remote Sensing Letters, 11(2): 146-155. https://doi.org/10.1080/2150704X.2019.1692386.
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