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智慧农业团队提出了基于光谱不变理论的土壤-植被多层冠层辐射传输模型
发布者：管理员发布时间：2026-05-18作者：李文娟来源：智慧农业团队点击量：
近日，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所智慧农业团队在多层冠层辐射传输模型构建方面取得了重要进展，研究结果以“Canopy spectra modeling based on spectral invariant theory and the adding method: The multilayer CANOP model”为题发表在《Remote Sensing of Environment》上。
冠层辐射传输模型是表征太阳辐射与植被冠层之间复杂相互作用的重要工具。植被在不同生长阶段表现出明显的叶片光学特性和冠层结构垂直异质性，从而显著影响冠层反射率。现有多层冠层辐射传输模型基于四流理论和叠加方法构建，但是每层冠层具有不同的散射特性，导致层特定散射矩阵的推导与计算较为复杂和耗时，难以实现对同时考虑叶片光学特性和冠层结构垂直异质性的冠层反射率的精确高效模拟。针对该问题，本研究基于光谱不变理论和叠加方法提出了多层冠层辐射传输模型CANOP。
CANOP模型首先将多层冠层中的多次散射过程分解为黑土问题和土壤问题，并将顶层冠层与其余冠层分开处理，从而分别考虑顶层冠层的方向反射率与透射率及内部冠层的半球反射率与透射率。然后利用光谱不变量将叶片和冠层尺度的光谱联系起来，并结合叠加方法计算多层冠层顶部和底部反射率及向上和向下透射率的叠加算子，实现了对多层冠层多次散射过程的真实、非各向同性的表征，避免了计算难以求解的层散射矩阵。研究结果表明，CANOP模型可实现对同时考虑叶片光学特性和冠层结构垂直异质性的冠层反射率的精确高效模拟，可用于多层冠层反射率模拟以及植被生物物理与生物化学参数反演研究。
土壤-植被多层冠层辐射传输过程建模示意图
中国农业科学院农业资源与农业区划研究所博士后马田为论文第一作者，李文娟研究员为通讯作者。该研究得到北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室、国家重点研发计划项目的支持。
链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425726002142
