植物揭秘|光譜不變理論研究

　　中國科學院地理科學與資源研究所研究員方紅亮總結了光譜不變理論在過去二十余年的相關研究，并于近日在《環境遙感》上發表綜述文章。文章系統梳理了光譜不變理論的提出背景、光譜不變理論的建模原理以及光譜不變量的獲取與應用等，總結了相關理論的最新進展，并提出了對未來發展的展望。

　　太陽光在植被冠層中的輻射傳輸過程主要受植被冠層的結構特征、理化特征以及光子傳輸路線等三個因素的影響。植被“光譜不變量”是對植被結構參數以及他們的不同組合的總稱，“光譜不變理論”則專門研究這些 “光譜不變量”的概念、原理、獲取方法以及他們在冠層反射率建模過程中的作用等。過去二十余年，圍繞光譜不變理論的建模理念得到了快速發展，并在地表參數測量、冠層反射率建模以及生物物理參數獲取等方面得到了廣泛應用。

　　研究發現，從理論起源看，光譜不變理論的相關概念源于概率輻射傳輸模型，采用的建模思路實際上是對光子多次散射的一種簡化計算策略。光譜不變理論最先用到了三維冠層輻射傳輸建模中，后來又被推廣到葉片、葉簇和林冠等不同尺度的冠層反射率建模。

　　研究指出，光譜不變量概念的提出為光子的截獲、吸收與透射等參數在不同波段和不同尺度之間的轉換提供了極大的便利，同時為計算冠層的方向反射率、反照率和熒光逃逸概率等提供了新的手段。

　　研究人員還發現，光譜不變量可以通過經驗方法、光譜方法和結構方法來獲取。其中光譜方法又分為單一尺度的光譜方法和光譜尺度轉換方法，結構方法又分為投影面積比方法、聚集指數方法、Stenberg公式方法和近似計算方法等，不同方法之間可以進行交叉對比檢驗。

　　光譜不變理論已經在多個冠層反射率模型中得到了應用，研究人員基于這些模型開展了大量的植被結構參數和生理參數的反演和估算研究，取得了顯著的應用效果。未來的研究應沿著光譜不變理論的原理、方法和應用等方面繼續深入探索，提升模型的模擬和應用效果。