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1、第28卷第11期農(nóng)業(yè)工程學(xué)報1582012年6月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering、旬1．28NO．11Jun．2012WOFOST模型同化時序HJCCD數(shù)據(jù)反演葉面積指數(shù)趙虎1，裴志遠麟，馬尚杰17王連林2，馬志平2(1．農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計研究院，北京100125；2．河北省玉嗣縣農(nóng)業(yè)區(qū)劃辦，玉田064100)摘要：為增強作物葉面積指數(shù)遙感反演的機理性并提高反演精度，存深入分析作物長勢模型WOFOST機理的摹礎(chǔ)卜，采用最小二乘
2、法作為同化算法，以生長季內(nèi)獲取的時序HJCCD遙感數(shù)據(jù)作為外鄙數(shù)據(jù)源，反演冬小麥葉面積指數(shù)進行長勢監(jiān)測和估產(chǎn)應(yīng)用。以河北省玉田縣為試驗區(qū)，以三要索法和實測LAi作為基準，模型模擬產(chǎn)量和LAl作為反演精度的度量指標，成熟期LAI估算誤差由模型同化前的14．95％降蠆同化后的9．97％，產(chǎn)量誤差由同化前的18．17％降為同化后的15．89％。葉面積指數(shù)的同化結(jié)果與實測數(shù)據(jù)具有較好的擬臺度，表明該方法的具有一定可行性，為作物牛長模型區(qū)域化應(yīng)用提供了參考。關(guān)鍵詞：遙感，最小二乘法，算法，環(huán)境減災(zāi)小衛(wèi)星CCD，
3、同化，葉面積指數(shù)，wOFOsTdoi：10．3969／j．issn．1002—6819．201211．026中圖分類號：S127文獻標志碼：A文章編號：1002—6819(2012)一1卜0158-06趙虎，裴志遠，馬尚杰，等．WOFOST模型同化時序HJCCD數(shù)據(jù)反演葉面積指數(shù)[J】．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2012，28(11)：158—163．ZhaoHu，PeiZhiyuan，MaShangiie，etaI．RetrievingLAIbyassimilatingtimeseriesHJCCDwithWO
4、FOST[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofA珈culturalEngineering(TransactionsoftheCSAE),2012，28{11)：】58—163．(inChinesewithEn掣ishabstract)0引言葉面積指數(shù)(1eafareaindex，LAI)對作物冠層光合作用和蒸騰蒸散等起到關(guān)鍵作用，是反映作物生物物理過程的重要指標【11?？焖佟蚀_地獲取作物葉面積指數(shù)是農(nóng)業(yè)遙感研究的熱點，LAI在作物長勢、物候期、產(chǎn)量和凈初生產(chǎn)力預(yù)估
5、與獲取等方面具有重要的意義。近年來，將遙感觀測數(shù)據(jù)和作物生長模型進行耦合同化成為反演作物葉面積指數(shù)的重要手段口J，受到了越來越多的關(guān)注。目前關(guān)于兩者結(jié)合方法的研究主要有2類：“強迫法”(又稱“驅(qū)動法”)和“同化法”(又稱“初始化／參數(shù)化法”[3-41。強迫法基于“遙感觀測值比模型模擬值更準確”壚】這一假設(shè)將遙感觀測值通過時序內(nèi)插直接用于更新作物生長模型的輸出參數(shù)，是早期遙感數(shù)據(jù)和作物生長模型的主要結(jié)合方法?！巴ā蓖ㄟ^一定的優(yōu)化算法不斷調(diào)整作物生長模型的參數(shù)使得模型的模擬值和遙感觀測值之間的差距達到
6、最小睜”，然后將最優(yōu)狀態(tài)下的模型輸出值作為最終結(jié)果，兼顧了遙感觀測的便捷性和模型模擬的機理性。根據(jù)同化對象的不同可以分為以冠層反射率或作物生長狀態(tài)變量作為同化變量2種方法。前收稿日期：2011-12-20修訂日期：2012．01．09基金項目：國防科工委}U．1衛(wèi)星數(shù)據(jù)應(yīng)用研究專題(項目編號：2009A02A0100)．農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計研究院自選謀題(項目編號：201104)作者簡介：趙虎(1981一)，男。湖北人，博士，2008年赴美國交流訪問，主要從事遙感與地理信息系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)中的研究與應(yīng)Hj工作。農(nóng)
7、業(yè)工程學(xué)會會員：EC40100119M。北京市朝陽區(qū)麥子店街4l號，農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計研究院100125。Email：jha曲u@gm,'n1．com※通信作者：裴志遠(1968一)，男，研究員，主要從事農(nóng)業(yè)遙感應(yīng)用與研究工作。北京市朝陽區(qū)麥子店街41號，農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計研究院100125。Email：peizhiyuam@tom．tom者需要將輻射傳輸模型和作物生長模型連接起來，后者通過遙感模犁直接反演作物冠層結(jié)構(gòu)變量(如LAI、ET等)作為同化對象。由于研究尚處于起步階段，前期的大量工作主要集中在遙感觀
8、測值同作物生長模型的同化模式、同化算法和應(yīng)用潛力等方面。遙感數(shù)據(jù)選擇方面，大多選擇時間分辨率高、易獲取的中低分辨率遙感數(shù)據(jù)，如：MODISE8‘91、AVHRRl加1、MERISI㈨21等。中國自主研制并于2008年成功發(fā)射的環(huán)境減災(zāi)小衛(wèi)星HJlA／BCCD數(shù)據(jù)具有30m的空f'日J分辨率，每3～4d可以重訪一次，在國內(nèi)很多領(lǐng)域得到了大量應(yīng)用[1,13-16】。作物生長模型方面多選用以經(jīng)驗公式為基礎(chǔ)、實用性較強的CERESt¨4s】(crop．envir
