基于DSCOVR EPIC数据的澳大利亚TERN站点植被方向性面积散射因子与叶片聚集度关系研究

这篇研究首次利用DSCOVR EPIC卫星数据，实证分析了植被方向性面积散射因子（DASF）与叶片聚集指数（CI）的关系。通过结合澳大利亚TERN站点地面数字半球摄影（DHP）验证，证实了DASF作为跨尺度植被结构指标的潜力，为稀疏冠层背景干扰下的遥感反演提供了优化方向。

　　

1 引言

方向性面积散射因子（DASF）被定义为具有非反射背景和非吸收叶片植被的双向反射因子（BRF），其概念在森林和农业植被结构制图中展现出重要价值。传统理论认为DASF仅适用于密集冠层，而叶片聚集指数（CI）作为量化叶片空间分布非随机性的参数，先前模型模拟已预测其与DASF存在强相关性。本研究首次利用DSCOVR卫星上的地球多色成像相机（EPIC）数据，结合澳大利亚陆地生态系统研究网络（TERN）站点实测数据，对二者关系进行实证验证。

2 方法

2.1 研究站点与验证数据

选取TERN超级站点中具有数字半球摄影（DHP）数据的核心1公顷样区，采用Pisek等人发展的方法获取地面CI值。通过Landsat/OLI短波反照率变差函数分析，评估了站点在EPIC 10 km分辨率下的空间代表性。例如Wombat站点处于空间代表性临界值（变差函数基台值接近0.0005），而Whroo站点在1 km尺度具代表性但在EPIC分辨率下不符合标准。

2.2 DSCOVR EPIC植被数据产品

使用EPIC VESDR Version 2 Level 2产品中质量标志QA_VESDR=0的数据，获取表面DASF、叶面积指数（LAI）和阳叶面积指数（SLAI）。CI值通过Pisek等人提出的SZA/VZA≈57°观测条件下的SLAI与LAI比值计算获得。研究时段限定在2016-2018年，避开澳大利亚干旱山火期和卫星安全模式阶段。

3 结果与讨论

EPIC反演的CI值与地面DHP测量在三个空间代表性站点呈现良好一致性（图2）。Wombat站点的偏差源于EPIC观测视角（VZA=61°）超出推荐阈值导致的像素畸变。当太阳天顶角（SZA）限定在53°-58°范围（此时G函数≈0.5）且相位角<5°时，DASF-CI关系显著改善（R²=0.32），与Stenberg和Manninen提出的双曲函数模型（DASF = 0.28 + 0.23tanh(CI)）高度吻合（图3C）。地形复杂的Robson Creek站点因LAI=4.5的稠密植被与山地背景的交互作用，数据明显偏离理论曲线。

4 总结

研究首次通过星地协同观测验证了DASF与CI的理论关系，证实EPIC粗分辨率数据仍可准确反演DASF。但稀疏植被（LAI<3）和明亮背景会显著增加反演不确定性，建议采用辐射传输模型消除地面影响。未来研究需结合MAIAC大气校正等先进技术，进一步提升空间分辨率10 km的EPIC数据在植被结构参数反演中的应用精度。