近日，林學(xué)院黃華國教授團隊在中國科學(xué)院一區(qū)Top期刊《IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing》發(fā)表了題為“RAPID-RTX: a novel real-time radiative transfer and force field modeling framework for forest BRF simulations”的研究論文。該研究首次實現(xiàn)了對自然風(fēng)場、無人機陰影等動態(tài)干擾因素的高精度輻射傳輸模擬，為遙感機理研究與觀測方案優(yōu)化提供了新型的仿真工具。
在定量遙感持續(xù)深化應(yīng)用的背景下，如何精確量化環(huán)境動態(tài)因素對觀測信號的影響，是提升遙感反演精度與可靠性的核心瓶頸。以往的三維輻射傳輸模型多基于靜態(tài)場景假設(shè)，難以模擬真實世界中風(fēng)致樹冠晃動、飛行平臺投影等連續(xù)變化過程。
針對以上挑戰(zhàn)，RAPID-RTX模型創(chuàng)新性地將物理力場仿真與輻射傳輸計算實時耦合，構(gòu)建了包含場景構(gòu)建、物理仿真、實時輻射傳輸及輸出處理四大核心模塊的建模框架，實現(xiàn)了動態(tài)森林場景的“物理?光學(xué)”一體化真實模擬。本研究定量揭示了無人機陰影（圖1）與風(fēng)場擾動對森林遙感信號的關(guān)鍵影響（圖2），并提出針對性觀測準(zhǔn)則：為規(guī)避陰影干擾，應(yīng)保持傳感器視場角＞5°且飛行高度＞60米；為減少風(fēng)擾影響，應(yīng)在風(fēng)速低于4米/秒的條件下開展定量觀測。
圖1無人機陰影對遙感觀測實驗的影響
圖2自然風(fēng)擾動對森林遙感信號的影響
RAPID-RTX模型不僅為無人機及近地遙感觀測方案設(shè)計、數(shù)據(jù)質(zhì)量評估與校正提供了關(guān)鍵工具，也為森林碳匯精準(zhǔn)監(jiān)測、生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)模擬等應(yīng)用提供了前沿技術(shù)支撐。
北京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院博士研究生張壯壯為第一作者，黃華國教授為通訊作者。
該研究得到了國家自然科學(xué)基金“遙感實驗場數(shù)字孿生體構(gòu)建理論及關(guān)鍵技術(shù)研究”（42130111）的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1109/tgrs.2025.3633556
