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龙图腾网获悉北京航空航天大学申请的专利一种基于真实场景的三维水生植被冠层反射特性建模方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119516112B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-31发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411624430.0，技术领域涉及：G06T17/00；该发明授权一种基于真实场景的三维水生植被冠层反射特性建模方法是由周冠华;吴一帆;冯岩;旷周乾;刘明昊设计研发完成，并于2024-11-14向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于真实场景的三维水生植被冠层反射特性建模方法在说明书摘要公布了：本发明涉及一种基于真实场景的三维水生植被冠层反射特性建模方法，步骤如下：通过植物叶片辐射传输模型计算得到叶片反射与透射光谱；结合实际水生植被场景，通过冠层结构参数和叶片BRDF描述植被冠层反射特性；采用四流近似以及线性近似对模型参数进行校准，并将其应用于近似求解植被冠层反射率；最后利用LuxCoreRender物理渲染引擎耦合入射辐射、植被冠层反射因子、水体光学属性参数与观测几何等输入参数，结合水生植被场景计算植被冠层反射率。该方法建立了高精度的三维水生植被冠层反射模型，有助于提升遥感辐射建模精度和应用价值，为湿地遥感监测和生态保护、滨海湿地蓝色碳汇功能评估提供重要工具平台，具有推广应用前景。

本发明授权一种基于真实场景的三维水生植被冠层反射特性建模方法在权利要求书中公布了：1.一种基于真实场景的三维水生植被冠层反射特性建模方法，其特征在于包含以下步骤： 1通过PROSPECT5植物叶片反射率模型计算得到叶片反射与透射光谱，并结合基于实测数据的冠层光谱构建水生植被场景，通过冠层结构参数和叶片BRDF描述特定场景水生植被冠层反射特性； 2运用四流近似以及线性近似对描述植被冠层与水体-土壤底质反射率的模型参数进行校准，并将其应用于近似求解植被冠层反射率；具体实施方法如下： 模型针对给定的冠层结构∑和观测几何结构Ω进行校准，它由两个嵌套的子模块组成，第一个子模块描述植被冠层与底质反射之间的关系，这依赖于一项需要进行校准的物理参数，称为S，第二个子模块描述S项的波长和叶片光学属性的相关性，所需校准参数称为FS； 第一步：四流近似校准描述植被冠层与底质反射之间的关系参数S： 冠层的方向反射率因子BRF是双向分量的加权总和，在观测方向中的半球方向反射因子： 其中，ESun表示地面接收的太阳辐照度，ESky表示地面接收的天空辐照度；为了提高模型渲染效率，在这里并没有考虑漫反射光，因此假设ESky为零： 其中，r是假设为朗伯的底质反射率；τxy和ρxy分别表示冠层的透射率和反射率；传入和传出方向分别由下标x和y表示，可以是s，表示源方向；可以是o，表示观察方向；也可以是d，表示扩散向下或向上方向；τssoo是双向间隙概率，由于相关光子路径，其在近热点区域大于τssτoo，公式可以表示为： 其中，T1＝τssoo+τssτdo+τsdτdo+τsdτoo且T2＝τssoo-τssτoo，ρso项对应于用不同底质类型模拟的冠层反射率： r＝r0＝0.0＝R0＝ρso ρdd、T1和T2项可以从冠层反射率的模拟中推导出来，[R1,R2,R3]对应于三种不同底质类型下模拟场景的冠层反射率，底质反射率由r＝[r1,r2,r3]表示；然后可以计算项ρdd： 其中，M1＝R1-R0r1，M2＝R2-R0r2，M3＝R3-R0r3，所推导出的四流参数S[S4s]＝[ρdd，ρso，T1，T2]取决于冠层结构，而只有其中三个[ρso,T1,T2]还取决于由视角和光照方向定义的观测配置，这是由于ρdd对应于漫反射通量，此外，[ρdd,ρso,T1]也取决于叶片光学特性，而T2应仅取决于间隙分数；因此，所提出的描述冠层反射率对底质反射率相关性的求解方法需要应用于不同冠层结∑、观测配置Ω和叶片光学特性[ρl，τl]下的给定组合，对于每个组合[∑，Ω，[ρl，τl]]，采用四种不同类型底质反射率参考值：[r]ref＝[r0,r1,r2,r3]，其包含底质反射率的典型变化范围，同时计算四流参数S[S4s]； 第二步：线性近似校准描述植被冠层与底质反射之间的关系参数S： S项还可以依据线性近似来计算，通过忽略四流近似中的非线性相互作用项T1和T2，可以引入进一步的简化，从而得到对冠层反射的线性近似，将S项简化为[Slin]＝[ρso,A]； R＝ρso+rA A可以通过推导出的ρso并模拟另一种底质类型r1的冠层反射来进行分析计算， 与四流解法类似，需要对每一组[∑,Ω,[ρl，τl]]的组合计算[Slin]项，因此，需要利用先前的一组冠层反射模拟用于评估这种线性近似方法的准确性：对于每种[∑,Ω,[ρl，τl]]的组合，计算出[Slin]＝[ρso,A]； 第三步：校准S项的波长和叶片光学属性的相关性参数FS： 通过对FsK的校准以确定其与叶片总吸收系数K之间的相关性，叶片光学特性受多方面影响，包括表面特征、叶肉的内部结构，其生化组分在叶体积的分布和这些组分的复杂折射率，驱动光散射过程的折射率n的实部在450-2200nm波段内变化较小，处于1.3n1.5之间，因此，叶片光学特性的光谱变化主要由折射率的虚部驱动，该虚部对应于吸收系数，总吸收系数K由每种生化成分kbλ的特定吸收系数，即叶绿素、干物质、水以及相应的组分含量Cb来确定： K＝∑kbλCb K值的变化范围基于PROSPECT5模型中kbλ的最小值和最大值以及LOPEX和ANGERS数据集中主要吸收物质—叶绿素、水和干物质的Cb值的上下限计算得出，对于给定的叶片叶肉结构参数N、折射率n、冠层结构∑和观测配置Ω，S的光谱变化中基于四流解法的[S4s]＝[ρdd，ρso，T1，T2]，或在线性近似求解[Slin]＝[ρso,A]可以由一个光滑且单调递增函数来描述，该函数依赖于K，对于每个冠层结构、观测配置、叶肉结构指数和折射率，S项对K值的依赖性可以近似表示为函数FsK： 针对450-2200nm波段，选择六个最能代表K值与叶片反射和透射变化关系的值[K]ref； 3利用LuxCoreRender物理渲染引擎耦合所有输入参数，包括入射辐射、植被冠层反射因子、水体光学属性参数，计算植被冠层反射率。

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