[發明專利]一種土壤水分監測的數據同化方法

無效

• 申請號: 200910090034.3
• 申請日: 2009-07-29
• 公開（公告）號: CN101614651A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: 秦其明;朱琳
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01N21/00
• 分類號: G01N21/00;G01S17/89
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 關 暢;任鳳華

1、一種土壤水分監測方法，包括以下步驟：

(1)用生態過程模型作為動態模型模擬每日土壤水分的空間分布狀況，動態模型中的初始值為初始參數和初始土壤水分數據，運行動態模型，輸出模擬的土壤水分數據；將土壤表面的遙感數據進行反演獲得表層土壤水分數據；將遙感數據對應日的模擬土壤水分數據和遙感數據反演得到的表層土壤水分數據結合起來進行數據同化，得到優化的生態過程模型參數；

(2)將優化后的參數代入步驟(1)的動態模型，運行動態模型，獲得模擬的每日土壤水分數據。

2、如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法包括至少一個同化周期，每個同化周期中只存在一個遙感數據，且該遙感數據的對應日為同化周期中的最后一日，所述每個同化周期包括以下步驟：

(1)用生態過程模型作為動態模型模擬同化周期中每日土壤水分的空間分布狀況，動態模型中的初始值為初始參數和初始土壤水分數據，運行動態模型，輸出模擬的土壤水分數據；將同化周期中土壤表面的遙感數據反演為表層土壤水分數據；將遙感數據對應日的模擬土壤水分數據和將遙感數據反演得到的表層土壤水分數據結合起來進行數據同化，得到優化的生態過程模型參數；

(2)將優化后的參數代入步驟(1)的動態模型，重新從同化周期的起始時間運行動態模型，獲得模擬的同化周期中每日土壤水分數據。

3、如權利要求2所述的方法，其特征在于：所述方法包括兩個以上的同化周期；將上一個同化周期的步驟(2)得到的土壤水分數據集合的平均值作為下一個同化周期的初始土壤水分數據，將上一個同化周期得到的優化后的參數集合的平均值作為下一個同化周期的初始參數，重復進行步驟(1)和步驟(2)。

4、如權利要求1至3中任一所述的方法，其特征在于：所述步驟(1)中，運行動態模型前，在所述初始參數的基礎上加上一個高斯擾動，得到參數集合。

5、如權利要求1至4中任一所述的方法，其特征在于：所述動態模型如下：

出發模型為Boreal?Ecosystem?Productivity?Simulator模型；將出發模型進行了如下修改：

在模型輸入數據階段將模型與土壤水分有關的參數設置成變量，并進行擾動產生相應集合；將模型中的土壤水分估算的桶式模型改成兩層土壤水分平衡模型，其中第一層從地表到地下10cm，第二層從地下10cm到地下飽和層以上。

6、如權利要求1至5中任一所述的方法，其特征在于：所述遙感數據為遙感短波紅外波段和近紅外波段反演的短波紅外水分脅迫指數。

7、如權利要求1至6中任一所述的方法，其特征在于：所述數據同化的方法為集合卡爾曼濾波算法。