[發明專利]一種FY-3C被動微波數據估算土壤濕度的方法

有效

• 申請號: 201610009067.0
• 申請日: 2016-01-07
• 公開（公告）號: CN105466957B
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 韓曉靜;唐榮林;段四波;唐伯惠;吳驊;冷佩;李召良
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所;中國科學院地理科學與資源研究所
• 主分類號: G01N22/04
• 分類號: G01N22/04
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發明公開了一種FY?3C被動微波數據估算土壤濕度的方法，本發明充分利用被動微波亮溫數據的多極化特性，增加方程個數，同時通過綜合考慮植被光學厚度和地表粗糙度對星上亮溫的影響，減少未知數個數，解決了現有技術中存在的需要已知粗糙表面發射率和植被光學厚度估算土壤濕度的問題，實現了基于FY?3C衛星被動微波星上亮溫數據的土壤濕度估算。

技術領域

本發明涉及一種定量遙感技術，尤其涉及一種FY-3C被動微波數據估算土壤濕度的方法。

背景技術

地球上的水由海洋水、陸地水和大氣水三部分組成，各組分的水在全球環境變化中都具有重要的作用。其中土壤水分盡管只占到地球總水量的0.005％，但是它對于水圈、生物圈以及大氣圈之間的相互作用有著極為重要的影響，是全球水循環運動中的一個重要的組成部分。土壤濕度是反映土壤水分狀態的關鍵參數，了解并獲取大尺度、長時間序列的土壤濕度分布和變化狀況，對于研究和解決全球變化、農業、生態、水文、環境等方面所面臨的問題有著十分重要的意義。傳統土壤濕度的觀測方法只能獲取有限觀測點的土壤濕度數據，觀測結果僅能反映觀測點周圍區域的土壤濕度情況，因而空間代表性較差，且通過傳統方法獲取長時間序列土壤濕度數據的成本較高。因此，無法滿足當前農業、生態、環境等方面的需求。

現有的基于微波輻射傳輸理論的土壤濕度估算方法存在的主要缺點為：算法較為復雜，需要直接輸入的地表狀態參數(如粗糙表面發射率和植被光學厚度)獲取難度大，而且在這些地表參數的計算過程中需要更多的其它地表參數(如植被含水量)，誤差較大，導致這些土壤濕度估算方法在實際應用中受到了很大的限制。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種FY-3C被動微波數據估算土壤濕度的方法。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：

本發明包括以下步驟：

步驟一：FY-3C衛星MWRI傳感器陸表溫度L2產品數據獲取及其預處理，所述數據預處理包括以下步驟：

(1)提取8個通道(10.7GHz(H V)，18.7GHz(H V)，23.8GHz(H)，36.5GHz(V)，89.0GHz(H V))的亮溫數據(H和V分別代表水平極化和垂直極化)，其中通道10.7GHz(H V)是用于土壤濕度估算，通道36.5GHz(V)是用于計算土壤濕度估算中用到的地表溫度，其他通道數據用于步驟2中掩膜無效像元；

(2)根據如下公式將DN值轉化為星上亮溫；

公式一：Tb＝gain×DN+offset

式中，Tb為星上亮溫；DN為計數值；對于FY-3C衛星MWRI傳感器陸表溫度L2產品的亮溫數據，所有通道的gain和offset分別為0.01和327.68；

(3)將ESD投影平面坐標轉為地理坐標；

(4)對亮溫數據進行裁剪得到陸地范圍亮溫數據；

步驟二：受降雨、冰雪、凍土影響以及大量無線電射頻信號干擾的像元并不適合土壤濕度估算，因此將其視為無效像元，并對其進行掩膜處理。掩膜像元不進行土壤濕度估算，全部賦值為-1.0；

如下為掩膜條件，滿足以下條件的像元即為無效像元：

雨：Tb89V<249K；

冰雪、凍土：Tb36V<250K且Tb36V-Tb18V<-3K；

無線電射頻信號干擾：Tb10V<Tb10H或Tb18H<Tb10H-5K或Tb18V<Tb10V-5K。

步驟三：地表土壤濕度估算：