A Down-Scaling Inversion Strategy for Retrieving Canopy Water Content from Satellite Hyperspectral Imagery
Notice bibliographique
Résumé
Vegetation canopy water content (CWC) crucially affects stomatal conductance and photosynthesis and, consequently, is a key state variable in advanced ecosystem models. Remote sensing has been shown to be an effective tool for retrieving CWCs. However, the retrieval of the CWC from satellite remote sensing data is affected by the vegetation canopy structure and soil background. This study proposes a methodology that combines a modified spectral down-scaling model with a high-universality leaf water content inversion model to retrieve the CWC through constraining the impacts of canopy structure and soil background on CWC retrieval. First, canopy spectra acquired by satellite sensors were down-scaled to leaf reflectance spectra according to the probabilities of viewing the sunlit foliage (PT) and background (PG) and the estimated spectral multiple scattering factor (M). Then, leaf water content, or equivalent water thickness (EWT), was obtained from the down-scaled leaf reflectance spectra via a leaf-scale EWT inversion model calibrated with PROSPECT simulation data. Finally, the CWC was calculated as the product of the estimated leaf EWT and canopy leaf area index. Validation of this coupled model was performed using satellite-ground synchronous observation data across various vegetation types within the study area, affirming the model’s broad applicability. Results indicate that the modified spectral down-scaling model accurately retrieves leaf reflectance spectra, aligning closely with site-level measured spectra. Compared to the direct inversion approach, which performs poorly with Hyperion satellite images, the down-scale strategy notably excels. Specifically, the Similarity Water Index (SWI)-based canopy EWT coupled model achieved the most precise estimation, with a normalized Root Mean Square Error (nRMSE) of 15.28% and an adjusted R2 of 0.77, surpassing the performance of the best index Shortwave Angle Normalized Index (SANI)-based model (nRMSE = 15.61%, adjusted R2 = 0.52). Given its calibration using simulated data, this coupled model proved to be a potent method for extracting canopy EWT from satellite imagery, suggesting its applicability to retrieve other vegetative biochemical components from satellite data.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».