黑松冠层反射光谱方向特征分析

松萎蔫病是松属树种的一种毁灭性病害,小范围甚至单木水平的森林病虫害的早期诊断对森林资源保护与可持续发展尤为重要。以感染松萎蔫病的黑松为研究对象,通过采集不同感病时期的黑松冠层的多角度光谱数据,分析不同特征波段的方向反射特征,总结不同感病程度黑松的冠层特征波段反射率的变化规律。结果显示：(1）在俯视观测时,在主平面方向的后向散射方向的反射率大于前向散射方向的反射率,并且在后向散射方向,四个波段的四个感病时期约在40°的观测天顶角出现热点效应;无论在主平面还是主垂面,蓝光波段（450 nm）与近红外波段（810 nm）的黑松冠层0°天顶角反射率呈现出感病初期＞健康＞感病中期＞感病末期的变化规律,红光波段（680 nm）和绿光波段（560 nm）的黑松冠层0°天顶角反射率呈现出健康≈感病初期＞感病中期≈感病末期的变化规律。在所有方位角,冠层反射率随着观测天顶角的增加而增大。(2）在仰视观测时,在主平面方向的后向散射方向的反射率小于前向散射方向的反射率,并且在方位角为0°时,4个波段反射率都是较大的;无论在主平面还是主垂面,蓝光波段（450 nm）绿光波段（560 nm）和红光波段（680 nm）的冠层反射率的大小呈现出感病初期＞健康>感病末期>感病中期的变化规律,近红外波段（810 nm）冠层反射率的大小呈现出感病初期＞健康>感病中期>感病末期的变化规律;在所有方位角,冠层反射率随着观测仰角的增加而减小。(3）黑松冠层反射光谱在俯视和仰视观测时,各个特征波段的二向性反射率的各向异性最强的是主平面,最弱的是主垂面,且主垂面的前向和后向反射率会呈现对称性,即“镜面反射”;各个特征波段在感病末期,黑松冠层反射率随观测天顶角的变化幅度较大,其他几个时期反射率随观测天顶角的变化幅度不明显。研究结果显示的树冠的不同角度的波段反射方向性特征为以后不同尺度的无人机监测的准确性与可靠性奠定基础,也为发展近地面便携式森林病虫害实时监测系统打下了基础。