一种湿地水生植被几何光学模型的利记博彩app
【专利说明】一种湿地水生植被几何光学模型 (一） 所属技术领域
[0001] 本发明涉及一种湿地水生植被几何光学模型，属于光学遥感领域，在湿地遥感技 术研宄和水生植被反射特性分析方面具有重要意义。 (二）
【背景技术】
[0002] 自然界的湿地水生植被按照其生长习性可以分为挺水植被、浮水植被及沉水植被 三类。自然状态下水生植被的空间分布往往比较复杂，多呈现出不同种类的水生植被及水 体交错分布的情况，而水体及不同类型的水生植被又具有不同的反射特性。因此自然状况 下的湿地区域往往是典型的非均匀地物，在利用遥感影像进行地表信息提取时需要考虑地 表方向反射特性的影响。相对水体，水面及水生植被具有相对较高的反射率以及明显的方 向反射特性。因此，科学认识水生植被的方向反射特性，对水生植被的分类、变化监测等实 际应用具有非常重要的意义。
[0003] 本发明借鉴陆地植被冠层几何光学建模方法，提出了一种考虑水体及水面影响的 处理方法，建立了一种湿地水生植被几何光学模型，对于湿地遥感中正确计算水生植被方 向反射特性，实现水生植被的分类与变化监测具有重要的科学意义与应用价值。 (三）
【发明内容】
[0004] 本发明涉及一种湿地水生植被几何光学模型。技术解决方案是：输入场景基本参 数，以圆柱体作为基本单元；将视场内的面积分量分为水面以上及水面以下两部分，计算只 有一个基本单元存在时各个分量的面积；考虑基本单元的个数及相互遮挡计算视场内各个 分量的面积；计算各个分量的亮度；水面只考虑其透射，计算视场内各分量亮度的加权平 均；叠加水面反射的影响，计算水生植被场景的二向反射率。其具体步骤如下：
[0005] 1 一种湿地水生植被几何光学模型。其特征在于包含以下步骤：
[0006] (1)输入场景基本参数，以圆柱体作为基本单元；
[0007] (2)将视场内的面积分量分为水面以上及水面以下两部分，计算只有一个基本单 兀存在时各个分量的面积；
[0008] (3)考虑基本单元的个数及相互遮挡计算视场内各个分量的面积比；
[0009] (4)计算各个分量的亮度；
[0010] (5)水面只考虑其透射，计算视场内各分量亮度的加权平均；
[0011] (6)叠加水面反射的影响，计算水生植被场景的二向反射率。
[0012] 2根据权利1要求所述的一种湿地水生植被几何光学模型，其特征在于：步骤（1) 中所述的"输入场景基本参数，以圆柱体作为基本单元"，具体计算过程如下：输入场景尺 寸、水深、圆柱体高度、圆柱体底面半径、圆柱体个数，各个圆柱体的尺寸相同并且在场景内 随机分布。
[0013] 3根据权利1要求所述的一种湿地水生植被几何光学模型，其特征在于：步骤（2) 中所述的"将视场内的面积分量分为水面以上及水面以下两部分，计算只有一个基本单元 存在时各个分量的面积"，具体计算过程如下：
[0014] 第一步：只考虑一个圆柱体，将视场内的面积划分为：水上光照冠层、水上阴影冠 层、光照水面、阴影水面、水下光照冠层、水下阴影冠层、光照水底、阴影水底；
[0015] 第二步：考虑水面以上部分，计算水上光照冠层、水上阴影冠层、光照水面、阴影水 面的面积；
[0016] 第三步：考虑水面以下部分，计算水下光照冠层、水下阴影冠层、光照水底、阴影水 底的面积。
[0017] 4根据权利1要求所述的一种湿地水生植被几何光学模型，其特征在于：步骤（3) 中所述的"考虑基本单元的个数及相互遮挡计算视场内各个分量的面积比"，其计算过程如 下：第一步：计算光照地面的面积比
【主权项】
1. 一种湿地水生植被几何光学模型。其特征在于包含以下步骤： (1) 输入场景基本参数，以圆柱体作为基本单元； (2) 将视场内的面积分量分为水面以上及水面以下两部分，计算只有一个基本单元存 在时各个分量的面积； (3) 考虑基本单元的个数及相互遮挡计算视场内各个分量的面积比； (4) 计算各个分量的亮度； (5) 水面只考虑其透射，计算视场内各分量亮度的加权平均； (6) 叠加水面反射的影响，计算水生植被场景的二向反射率。
2. 根据权利1要求所述的一种湿地水生植被几何光学模型，其特征在于：步骤（1)中 所述的"输入场景基本参数，以圆柱体作为基本单元"，具体计算过程如下：输入场景尺寸、 水深、圆柱体高度、圆柱体底面半径、圆柱体个数，各个圆柱体的尺寸相同并且在场景内随 机分布。
3. 根据权利1要求所述的一种湿地水生植被几何光学模型，其特征在于：步骤（2)中 所述的"将视场内的面积分量分为水面以上及水面以下两部分，计算只有一个基本单元存 在时各个分量的面积"，具体计算过程如下： 第一步：只考虑一个圆柱体，将视场内的面积划分为：水上光照冠层、水上阴影冠层、 光照水面、阴影水面、水下光照冠层、水下阴影冠层、光照水底、阴影水底； 第二步：考虑水面以上部分，分别计算水上光照冠层、水上阴影冠层、光照水面、阴影水 面的面积； 第三步：考虑水面以下部分，分别计算水下光照冠层、水下阴影冠层、光照水底、阴影水 底的面积。
4. 根据权利1要求所述的一种湿地水生植被几何光学模型，其特征在于：步骤（3)中 所述的"考虑基本单元的个数及相互遮挡计算视场内各个分量的面积比"，其计算过程如 下：第一步：计算光照地面的面积比
其中，一个单元沿光照方向及观测方向在地面投射阴影的面积分别为1\与r。，0为两 阴影的重叠面积，r为两个阴影的并集，x为单位面积上的基本单元的个数。 第二步：计算光照冠层分量的面积比
其中，0为单元中心位置在竖直方向分布的权重，取值从完全随机〇到高度相同1。f为荫蔽系数。 第三步：计算阴影冠层和阴影地面的面积比
其中，Kt为阴影冠层的面积比，K2为阴影地面的面积比。
5. 根据权利1要求所述的一种湿地水生植被几何光学模型，其特征在于：步骤（4)中 所述的"计算各个分量的亮度"，具体计算过程如下：水面以上冠层部分的亮度为输入参数， 光照水面的亮度根据波浪水面反射模型计算，水面以下分量的亮度需要考虑水面透射及水 体衰减的影响。
6. 根据权利1要求所述的一种湿地水生植被几何光学模型，其特征在于：步骤（5)中 所述的"水面只考虑其透射，计算视场内各分量亮度的加权平均"，具体计算过程如下：不考 虑水面反射时，传感器接收到的亮度可以表示为 L0 =CKc+TKt+CwKcw+TwKtw+GwKgw+ZwKzw 其中，C、T、Cw、Tw、Gw、Zw分别是水上光照冠层、水上阴影冠层以及考虑水面透射及水体 衰减时的水下光照冠层、水下阴影冠层、光照水底及阴影水底的亮度。这些亮度与各自在视 场内的面积比相乘再求和。
7. 根据权利1要求所述的一种湿地水生植被几何光学模型，其特征在于：步骤（6)中 所述的"叠加水面反射的影响，计算水生植被场景的二向反射率"，具体计算过程如下：将步 骤（5)中计算出的不考虑水面反射时的亮度叠加水面反射的影响 L=LO+GK+ZKz 8L 其中，G、Z分别是光照水面与阴影水面的亮度，分别与各自的面积比相乘再叠加到不考 虑水面反射时的亮度中，即得到整个场景的反射率。
【专利摘要】本发明涉及一种湿地水生植被几何光学模型。其步骤如下：输入场景基本参数，以圆柱体作为基本单元；将视场内的面积分量分为水面以上及水面以下两部分，计算只有一个基本单元存在时各个分量的面积；考虑基本单元的个数及相互遮挡计算视场内各个分量的面积；计算各个分量的亮度；水面只考虑其透射，计算视场内各分量亮度的加权平均；叠加水面反射的影响，计算水生植被场景的二向反射率。本发明能实现不同水生植被冠层参数、太阳位置及观测位置等条件下，水生植被方向反射特性的精确描述，是分析水生植被方向反射特性及其影响因素的有效工具。此外本发明是一种建立在植被冠层结构形态上的几何光学模型，具有通用性强、运算速度快等优点。
【IPC分类】A01G1-00, G06F19-00
【公开号】CN104699953
【申请号】CN201510045439
【发明人】周冠华, 牛春跃, 杨文娜, 徐武健
【申请人】北京航空航天大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年1月29日