基于模拟退火算法的BP神经网络模型估算高分辨率叶面积指数

作者：薛华柱,王昶景,周红敏,王锦地,万华伟

摘要：卫星遥感技术的快速发展使得获取全球大范围叶面积指数成为可能,但基于现有的算法和数据估算高分辨率LAI的精度还需要提高。针对农作物、草地和林地等3种典型地表类型,选取地面观测数据较多的4个研究区,包括3个各地类用于建模验证的研究区与一个用于适用性验证的独立研究区,针对4个研究区,分别获取地面测量数据以及对应的30 m空间分辨率地表反射率数据。在3个主要研究区建立并比较了NDVI植被指数经验模型、BP神经网络模型和基于模拟退火算法的BP神经网络模型,利用地面实测数据对模型进行验证。结果表明:在研究所选的3个主要研究区,基于模拟退火算法的BP神经网络模型的估算精度比BP神经网络模型和NDVI经验模型的估算精度高,农田、草地和林地站点估算结果的决定系数分别为0.899、0.858和0.863,BP神经网络模型的估算结果决定系数分别为:0.763、0.710和0.742,NDVI经验模型的精度最差,其估算结果的决定系数分别为0.622、0.536和0.637。为了验证SA-BP神经网络的适用性,选取独立研究区进行验证,结果显示验证精度较高,R2为0.842,RMSE为0.6895,说明该模型外推能力较好。研究证明了基于模拟退火算法的BP神经网络模型提高了模型泛化能力,有效防止了BP神经网络模型滑入局部最小值,是提高高空间分辨率LAI估算精度的有效手段。

发文机构：河南理工大学测绘与国土信息工程学院 北京师范大学地理科学学部 环境保护部卫星环境应用中心

关键词：叶面积指数反演模拟退火算法神经网络Leaf Area Index(LAI)InversionSimulated annealing algorithmBP neural network

分类号： TP79[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]