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光能利用率模型是计算陆地植被净第一生产力的主力模型之一，它结构简单容易实现，尤其在利用遥感数据反演陆地植被净第一生产力中被广泛应用。光合有效辐射(PAR)以及光合有效辐射吸收比例(FPAR)是光能利用率模型中的重要参数，PAR反映了植被接收到的来自太阳的能量的多少，而FPAR则是从植被结构的角度出发，反映了植被吸收光合有效辐射的能力。目前PAR及FPAR的反演算法，无法将直、散射辐射分离进行考虑，然而事实上散射辐射占太阳总辐射中很大的比例。本文的研究内容便是发展PAR及FPAR的直、散射分离模型，提高PAR及FPAR的反演精度。同时使算法能够满足业务化运行的需求。针对该研究目标，本文开展了以下几个方面的研究：
1)基于6S大气辐射传输模式，建立不同太阳位置、不同天气条件与光合有效辐射间查找表，再利用遥感数据反演得到查找表需要的输入参数，查找光合有效辐射查找表，即可反演得到卫星过境时刻的瞬时直、散射光合有效辐射。在模拟查找表时，考虑了不同大气模式、不同气溶胶模式对光合有效辐射的影响。本文还基于模拟数据分析了各参数对光合有效辐射的敏感性，发现太阳天顶角以及气溶胶光学厚度都是光合有效辐射的敏感参数，而水汽、臭氧等对光合有效辐射的影响则比较微弱，这一分析结果可以用于支持查找表的建立。
2)利用环境一号卫星数据，反演气溶胶光学厚度以及地表反照率，再结合辅助遥感数据产品，MODIS大气水汽含量数据、TOMS臭氧数据、ASTER的DEM数据等，反演了黑河地区5月-6月间的光合有效辐射数据，并利用地面自动气象站观测数据进行了验证分析，瞬时光合有效辐射RMES为25.2W/m2，结果表明反演结果精度较高，方法可行。
3)基于辐射传输理论，根据太阳直射辐射以及散射在植被冠层内部的传输过程，引入黑空反照率、白空反照率、冠层孔隙率以及开放度，建立了区分直射与散射的FPAR模型。
4)利用环境一号卫星数据，反演叶面积指数、黑空反照率、白空反照率以及土地分类数据，带入模型，反演了河北怀来地区FPAR，并利用SUNSCAN冠层分析仪玉米样地FPAR的观测数据，对反演结果进行验证。
5)为进一步验证区分直射与散射的FPAR模型，本文基于SAIL模型模拟了不同太阳天顶角、叶面积指数、能见度以及叶倾角条件下的直射、散射FPAR，分析了它随各输入参数变化的特征。模拟同时输出了冠层的黑空反照率、白空反照率，利用模拟数据带入模型，比较了本文提出的模型以及直接计算总FPAR的模型与SAIL模型模拟值之间的误差，分析结果表明在散射光比例增加时，本文提出的模型具有更高的精度。本文将直射、散射辐射区分开来进行反演也是十分必要的。
6)结合科技支撑项目，本文开发了基于环境一号卫星数据的PAR及FPAR反演软件模块，完成了反演产品生产的业务化。