陸地生態系統碳監測衛星遠紅波段葉綠素熒光反演算法設計

摘要：太陽誘導葉綠素熒光(Solar-Induced Chlorophyll Fluorescence,SIF)是陸表植被在自然光照條件下進行光合作用時釋放的一種光信號。SIF攜帶有重要的光合作用信息,通過衛星遙感的方法探測區域-全球SIF信號為大尺度植被光合作用監測打開了新世界的大門。我國預計于2020年前后發射的陸地生態系統碳衛星(陸碳衛星)將搭載超光譜分辨率載荷,有望成為全球范圍內第一個針對陸表植被SIF進行專門觀測的衛星傳感器。數據驅動算法是陸碳衛星遠紅波段SIF反演的主算法,作為一種半經驗算法,需結合傳感器指標進行參數優化。依據陸碳衛星超光譜載荷的設計指標,基于仿真數據進行了端對端反演模擬,討論了不同潛在反演窗口下SIF反演的精度(精密度與準確度),確定了不同反演窗口所需的主成分個數(nv),分析了不同反演窗口內反演精度對熒光波形函數(hF)的敏感性。結果表明:隨著反演窗口的拓寬,SIF反演的精密度(魯棒性)提升,但準確度下降,且對nv及hF的敏感性增強。綜合考慮各因素,確定了735~758nm作為陸碳衛星遠紅波段SIF反演的主窗口,同時nv取6,hF設置為單峰高斯函數(μ=740nm,σ=30nm)?；诮乇砗秃娇者b感數據的SIF反演結果驗證了所設計算法的可行性和合理性。研究結果將為陸碳衛星升空后SIF的反演及產品提供重要參考。