Principles of the three-dimensional analytical radiative transfer model ESRT and its applications in simulating heterogeneous forest canopy spectra

LI Xiaoyao ,  

RAO Yueming ,  

ZHANG Zhuoli ,  

WEI Shengrong ,  

QIN Pengyao ,  

TAN Bingxiang ,  

FU Liyong ,  

摘要

La complexité de l'hétérogénéité spatiale des scènes forestières affecte les propriétés de réflexion de la canopée, et la façon de traiter ce problème d'hétérogénéité est un défi dans le domaine de la modélisation du transfert de rayonnement. Afin de surmonter les limitations dues à la simplification des scènes rencontrées par les modèles analytiques classiques et à l'efficacité des modèles de simulation informatique dans la modélisation de grandes scènes, nous avons développé le modèle analytique de transfert de rayonnement tridimensionnel (ESRT) basé sur la théorie du transfert de rayonnement aléatoire. Cependant, l'application du modèle ESRT dans différentes scènes forestières complexes nécessite davantage de données de terrain pour valider et évaluer le modèle. Cet article présente les principes de base du modèle ESRT, les paramètres d'entrée et de sortie, et, sur la base des données provenant de 21 parcelles forestières mixtes et 50 parcelles soumises à des stress causés par des ravageurs, nous avons examiné la capacité du modèle à simuler les spectres de canopée des différentes scènes forestières hétérogènes et analysé l'impact des forêts mixtes et du degré de stress sur les spectres de la canopée forestière. Les résultats ont montré que, comparé au modèle de base SRT, le modèle ESRT étendu présente une meilleure concordance avec le spectre naturel des parcelles forestières mixtes et soumises au stress des ravageurs, et une précision de simulation plus proche du modèle informatique tridimensionnel ; le rapport de conjugaison entre les arbres à feuilles caduques, la répartition verticale des feuilles endommagées influent sur le signal spectral de la canopée. Le modèle ESRT fournit un cadre de simulation du transfert de rayonnement pour différentes scènes forestières hétérogènes, équilibrant la précision de simulation de la structure tridimensionnelle et l'efficacité des modèles analytiques, et convient davantage à la modélisation de scènes forestières complexes à grande échelle. La recherche peut fournir une base théorique pour l'application du modèle ESRT dans la surveillance des scènes forestières complexes.

关键词

remote sensing;radiative transfer;three-dimensional analytical model;heterogeneous forest canopy;Mixed Forest;forest pest

阅读全文