[发明专利]一种行播水生植被冠层反射的蒙特卡罗计算机模拟方法

权利要求书

1.一种行播水生植被冠层反射的蒙特卡罗计算机模拟方法，其特征在于包含以下步骤：

(1)将行播场景认为是在垂直于垄行方向上，植被冠层与水体交替出现，且在一垄内，叶片是由均匀分布的等边三角形构成的三维场景；根据行播场景的几何结构、朝向、行向、叶面积指数来自动化地构建出待模拟的场景；适当调整用于表示叶片的等边三角形的边长；

(2)使用植物叶片光谱模型计算单个叶片的反射率及透过率，根据风速和风向参数得到水面反射和折射的概率分布；根据水体组分的浓度与固有光学参数，使用水体生物光学模型得到水体的吸收系数、散射系数以及散射相函数，并使用得到的结果设置场景中各元素的属性，将所有的叶片均设置为朗伯体；

(3)根据光源的类型和能量分布，采样光子的初始位置和初始方向，并为其设置初始权重，并将该光子发射到水生植被场景中；

(4)在场景中找到光子与场景中元素的交点，然后根据相交元素的属性，采样新的反射或折射方向，修改相应光子的权重，重新入射到场景中去，并追踪该新产生的光子，当光子权重小于一定范围的时候，则认为该光子被吸收；

(5)将整个出射方向的分布空间视为一个半球空间，并将该半球表面分割为网格，计算每一个网格的面积并为其设置一个累计权重，根据出射出场景光子的方向得到其相对应的网格，并将该光子的权重累加到累计权重上；

(6)在追踪大量的光子后，根据半球网格的上的权重分布和入射光子总权重计算整个行播水生植被系统的二向反射率。

2.根据权利要求1所述的一种行播水生植被冠层反射的蒙特卡罗计算机模拟方法，其特征在于：步骤(1)中所述的“将行播场景认为是在垂直于垄行方向上，植被冠层与水体交替出现，且在一垄内，叶片是均匀分布的等边三角形构成的三维场景”；其特征在于，整个场景在空间中是无限延伸的，且在垂直于垄行和平行于垄行的方向上呈现出周期性，在构造阶段，只构造在一个周期内的三维场景，而在模拟的过程中，将整个场景视为构造出的单个场景在垂直和平行于垄行方向上的无限重复，从而模拟出无限扩展场景的效果；在构造一个周期内场景的时候，可以根据输入的周期长度、垄长、水深、植被高度、水上叶面积指数、水下叶面积指数、三角形叶片的边长这些几何参数自动生成出待模拟场景。

3.根据权利要求1所述的一种行播水生植被冠层反射的蒙特卡罗计算机模拟方法，其特征在于：步骤(2)中所述的“使用植物叶片光谱模型计算单个叶片的反射率及透过率，根据风速和风向参数得到水面反射和折射的概率分布，根据水体参数，使用水体生物光学模型得到水体的吸收系数，散射系数以及散射相函数，并使用得到的结果设置场景中各元素的属性，所有的叶片均设置为朗伯体”的场景元素光学属性设置方法，所包含的具体内容如下：所有的叶片表面均视为朗伯体，耦合PROSPECT计算叶片的反射率和透过率，耦合Cox-Munk模型计算水面的双向反射分布函数(Bidirectional Reflectance DistributionFunction,BRDF)和双向透射分布函数(Bidirectional Transmittance DistributionFunction,BTDF)，耦合根据海水试验测量结果构造出的水体散射相函数，耦合水体生物光学模型得到水体的吸收系数和散射系数。