早期PROSPECT模型：改进与遥感应用

早期的PROSPECT模型在植被遥感领域起着关键作用，它最初是为紧密叶片设计的，特别是适用于单子叶植物和年轻的叶片，但对双子叶植物和衰老叶片的复杂结构考虑不足。该模型假设叶片由N层同质层叠加而成，这些层之间由N-1层空气间隔分隔，这里的N并不限定为整数，这体现了对叶片内部结构的深入理解，其中N的值被称为叶肉结构指数，这个概念对于理解叶片辐射传输的精细细节至关重要。 PROSPECT模型的改进旨在更精确地模拟叶片的辐射传输过程，涉及从400-2500纳米的光谱范围，包括地表反射率的变化，如花青素、类胡萝卜素、叶黄素和叶绿素的影响。这些色素对叶片光谱有着显著影响，使得模型能够模拟出植被患病变色后的辐射特性。通过辐射传输模型，科学家可以研究地物与辐射的相互作用，包括吸收、散射和发射，从而建立起物理化学特性与地物辐射之间的关系。 模型的主要应用包括两个方面：反演植被参数和模型正演。反演植被参数可以帮助我们从遥感光谱数据中估计植被如叶绿素含量（LAI）等重要参数，例如Meroni等人（2004）利用DAIS航空高光谱影像和PROSAIL模型进行了LAI的反演。另一方面，模型正演则用于模拟不同植被类型的光谱响应，比如Zarco-Tejada等人（2004）通过比较不同植被指数的性能来评估其在开放林冠作物中的应用。 在实际操作中，植被辐射模型的应用可以帮助分析叶绿素在可见光-近红外区域的吸收特征，以及叶片水分、干物质在近红外-短波红外区的吸收特性。此外，研究者还可以探讨叶面积指数（LAI）如何影响植被光谱，识别哪些波段范围会显著反应LAI的变化，并借此优化植被指数的选择。 本次上机课程的主要目标是让参与者掌握几种流行的植被冠层光谱模型，学会如何通过模型调整特定参数并观察其对模拟结果的影响，从而发现敏感参数及其对应的敏感波段，为植被参数的准确估计和遥感数据分析提供实用工具。这不仅有助于科学研究，也为植被监测、生态恢复和环境管理等领域提供了重要的理论支持。