【DSSAT作物模型】遥感数据与作物生长模型同化及在作物长势监测与估产中的应用
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目录
专题一：遥感基础理论知识
专题二：作物长势监测与产量估算国内外研究进展
专题三：Fortran编程语言
专题四：作物参数遥感反演基本原理
专题五：PROSAIL模型
专题六：参数敏感性分析
专题七 ：遥感反演过程中的代价函数求解问题
专题八 ：基于查找表方法+PROSAIL模型的作物参数遥感反演
专题九 ：基于优化算法+PROSAIL模型的作物参数遥感反演
专题十 ：作物模型程序化表达与运行
专题十一 ：作物模型与遥感数据同化建模原理
专题十二 ：作物模型与遥感反演值同化建模的程序化实现（第一种方式）
专题十三： 作物模型与遥感反射率同化建模的程序化实现（第二种方式）
该内容围绕遥感数据与作物生长模型同化用于作物长势监测、产量估测展开完整技术体系梳理，先梳理遥感基础、作物长势与产量估算相关国内外研究进展，讲解 Fortran 语言适配模型运行的基础操作，再介绍叶绿素、LAI、FPAR 等各类作物生化、生物物理、生理生态参数的遥感反演原理，对比经验、辐射传输等多类反演模型，完成 PROSAIL 冠层辐射传输模型的参数输入、高低光谱及多光谱传感器反射率模拟实操，开展模型局部与全局敏感性分析并依托 SIMLAB 软件完成 EFAST 方法实操，阐述遥感反演里代价函数构建、各类反演优化算法与查找表、神经网络等求解方案，分别实现查找表、优化算法结合 PROSAIL 模型的作物参数反演流程，讲解经验、半机理、机理类作物模型的筛选、标定与调试，以 DSSAT 机理模型为核心完成源码运行、LAI 时序变化与产量模拟，剖析作物模型与遥感观测耦合的两类路径，梳理驱动法、数据同化法的原理与实现逻辑，区分同化遥感 LAI 反演结果、同化卫星原始反射率两种建模思路，分别基于 Fortran 平台搭建耦合模型，结合变分算法构建代价函数迭代求解，输出作物关键参数时序序列、区域产量空间制图结果，最后设置交流答疑环节梳理实操与理论疑问。
内容简述
专题一：遥感基础理论知识
遥感平台（如无人机）与传感器、国内外主要陆地卫星（如Landsat、SPOT、HJ、GF）
遥感基本原理、光谱响应函数、遥感数据处理流程
遥感在陆地生态系统监测方面的应用
专题二：作物长势监测与产量估算国内外研究进展
国内外研究综述
研究实例分析
专题三：Fortran编程语言
软件安装
（使用xp/win7/win8/win10专业版笔记本）
工程文件建立、基本语法操作
专题四：作物参数遥感反演基本原理
遥感反演作物参数类型
生化组分
（叶绿素、氮、干物质、叶片水分含量、花青素）
生物物理参数
（LAI、LAD、株高、生物量）
生理生态参数
（FPAR、ET）
作物参数遥感反演模型
经验模型
线性模型
指数模型
对数模型
…
物理模型
辐射传输模型
几何光学模型
混合模型
计算机模拟模型
不同方法对比分析
专题五：PROSAIL模型
输入参数：LAI/LAD/叶绿素/花青素/干物质/类胡萝卜素/水分含量/…
输出参数：植被冠层反射率
以FORTRAN代码为例上机操作反射率模拟流程
模拟叶片反射率与透射率
模拟植被冠层400-2500 nm高光谱反射率曲线
模拟Landsat OLI、MODIS等遥感传感器多光谱反射率数据
专题六：参数敏感性分析
待优化参数选择
局部敏感性分析
全局敏感性分析
EFAST敏感性分析方法介绍
SIMLAB软件操作流程
PROSAIL模型参数全局敏感性分析
模型参数在Landsat OLI传感器多光谱波段处的敏感性
专题七 遥感反演过程中的代价函数求解问题
代价函数构建
反演方式
反演参数
“病态”问题
先验知识
函数极值问题
反演算法介绍
优化技术
查找表
神经网络
模拟退火
…
应用案例分析
专题八 基于查找表方法+PROSAIL模型的作物参数遥感反演
查找表原理
查找表实现
基于查找表和PROSAIL模型的作物参数遥感反演
专题九 基于优化算法+PROSAIL模型的作物参数遥感反演
代价/目标函数极值求解
测试函数极值求解
优化算法求解PROSAIL模型参数
待求解作物参数最优值提取
专题十 作物模型程序化表达与运行
模型分类
经验模型
半机理模型
机理模型
模型选取原则
模型调试
模型标定
模型对比分析
应用案例分析
模型运行（以DSSAT作物模型为例、FORTRAN源码）
时间序列植被参数（如叶面积指数）演化模拟
作物参数（如LAI）时间序列变化及产量模拟过程
专题十一 作物模型与遥感数据同化建模原理
作物模型与遥感观测耦合的必要性
作物模型优缺点
遥感观测优缺点
耦合必要性
耦合方法
驱动法
原理
程序实现过程
应用实例
数据同化方法
发展历程
数据同化算法介绍
方法对比分析
作物模型参数敏感性分析
待优化参数选择
局部敏感性分析
全局敏感性分析
作物模型与遥感数据同化
同化遥感反演结果（如LAI遥感产品）
同化遥感观测反射率
专题十二 作物模型与遥感反演值同化建模的程序化实现（第一种方式）
Fortrtan操作平台
遥感反演结果（如叶面积指数）
作物模型
变分算法
代价函数构建
迭代求解
输出：作物关键参数时间序列变化、产量估算结果、区域制图
专题十三 作物模型与遥感反射率同化建模的程序化实现（第二种方式）
Fortrtan操作平台
遥感观测反射率
作物模型
植被冠层反射率模型
PROSAIL前向模型反射率模拟
耦合模型构建（作物模型+冠层反射率模型）
变分算法
代价函数构建
迭代求解
输出：作物关键参数时间序列变化、产量估算结果、区域制图